Desarrollo de electrodos selectivos de iones serigrafiados reutilizables con operación sin calibración

Área de la Ciencia:

• Química Electroanalítica
• Ciencia de Materiales
• Ciencias Ambientales

Sus antecedentes:

• Los electrodos selectivos de iones (ISE) son cruciales para las mediciones de concentración de iones.
• El desarrollo de ISE reutilizables y sin calibración sigue siendo un desafío importante.
• Los ISE de estado sólido existentes a menudo carecen de estabilidad a largo plazo y de aplicabilidad en el campo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar electrodos selectivos de iones serigrafiados (SP-ISE) novedosos, reutilizables y sin calibración.
• Investigar el rendimiento de los SP-ISE con una pasta de carbono única y un contacto posterior de PEDOT:PEDOT-S.
• Evaluar la estabilidad, reutilización y utilidad práctica de estos SP-ISE para el monitoreo ambiental.

Principales métodos:

• Fabricación de SP-ISE utilizando pasta de carbono y contacto posterior de copolímero PEDOT:PEDOT-S.
• Implementación de un tratamiento de baja corriente para estabilizar la intersección del electrodo.
• Evaluación del rendimiento electroquímico, incluida la respuesta nernstiana, la estabilidad del potencial y la selectividad.
• Prueba de reutilización en múltiples ciclos y almacenamiento prolongado en seco (28 días).
• Validación del rendimiento del sensor mediante el análisis de Na+ y Ca2+ en muestras ambientales (agua del grifo, soluciones hidropónicas).

Principales resultados:

• Se lograron respuestas casi nernstianas para Na+ (52,1 mV/log [aNa+]) y Ca2+ (27,3 mV/log [aCa2+]).
• Se demostró una estabilidad de potencial excepcional y curvas de calibración reproducibles en múltiples ciclos de medición, lo que confirma la reutilización.
• Se mantuvo la selectividad frente a iones interferentes y se operó de manera confiable después de 28 días de almacenamiento en seco.
• Se cuantificó con éxito Na+ y Ca2+ en agua del grifo y soluciones hidropónicas, validando la utilidad práctica.

Conclusiones:

• Los SP-ISE desarrollados ofrecen una solución estable, reutilizable y sin calibración para el análisis de iones.
• El contacto posterior único y el tratamiento de baja corriente permiten un rendimiento constante y una estabilidad a largo plazo.
• Estos sensores rentables y robustos son adecuados para aplicaciones de monitoreo ambiental escalables y desplegables en el campo.