The carbon battle characterization of screen-printed carbon electrodes with SPELEC RAMAN

Význam tématu

Uhlíkové materiály představují klíčovou volbu pro výrobu elektrod díky své nízké ceně, chemické inertnosti, nízkému šumu a širokému elektrochemickému potenciálovému oknu. S rozvojem nových uhlíkových nanomateriálů nabývá jejich strukturální charakterizace zásadního významu pro optimální použití v různých analytických a senzorických aplikacích.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat využití Ramanovy spektroskopie na kompaktním přístroji SPELEC-RAMAN pro rychlou a neinvazivní analýzu struktury různých typů DropSens screen-printed uhlíkových elektrod. Studie porovnává čistý grafit, nanovlákna, nanotrubice a uspořádaný mesoporózní uhlík.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza byla provedena na integrovaném systému SPELEC-RAMAN, který kombinuje tři funkce ve společném šasi:

• SPELEC RAMAN – laser 785 nm (Class 3B), bipotenciostat/galvanostat a spektrometr (0–2850 cm⁻¹),
• RAMANPROBE – reflexní sonda pro excitaci 785 nm až 500 mW,
• RAMANCELL – teflonová buňka pro vložení screen-printed elektrod, zajišťující optimální vzdálenost sondy od povrchu.

Elektrody DRP-110, DRP-110SWCNT, DRP-110CNT, DRP-110OMC a DRP-110CNF byly měřeny s integrační dobou 20 s.

Hlavní výsledky a diskuse

Ramanovy spektra prokázala charakteristické pásy uhlíku:

• G-pás (~1580 cm⁻¹) – poskytuje informace o sp² hybridizovaných vazbách a krystalinicitě,
• D-pás (~1300 cm⁻¹) – indikuje přítomnost sp³ vazeb a strukturální poruchy,
• G′-pás (~2600 cm⁻¹) – v některých materiálech naznačuje složitou vrstvenou strukturu.

Porovnání mezi elektrodami odhalilo různé poměry D/G intenzit, což odráží odlišné množství defektů a poruch v nanomateriálech. Elektrody modifikované nanotrubicemi a mesoporózním uhlíkem vykázaly nižší D/G poměr, tedy vyšší grafitickou kvalitu a rozvinutější elektrodovou plochu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a neinvazivní lokalizovaná analýza struktury uhlíku,
• Možnost volby nejvhodnějšího uhlíkového materiálu podle požadavků na senzorovou citlivost a stabilitu,
• Jednoduchá integrace spektroskopie a elektrochemie v jednom přístroji usnadňuje vývoj pokročilých senzorů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření multispektrálních analýz kombinujících Raman, UV-Vis a elektrochemii,
• Vývoj pokročilých senzorů pro biomedicínské a environmentální monitorování,
• Automatizované platformy pro on-line kontrolu kvality při výrobě uhlíkových nanomateriálů.

Závěr

Kombinace Ramanovy spektroskopie a screen-printed uhlíkových elektrod v kompaktním systému SPELEC-RAMAN umožňuje rychlé a přesné stanovení strukturálních vlastností různých uhlíkových materiálů. Tato metoda usnadňuje výběr a optimalizaci elektrod pro široké spektrum elektrochemických aplikací.

Reference

Žádné externí literární zdroje nebyly v aplikaci uvedeny.