Метод инверсионной вольтамперометрии на пленках TiO₂, допированного иттрием, для определения ионов кадмия в жидкостях

Воробец В.С., Медик И.А., Колбасов Г.Я., Карпенко С.В., Антонюк Н.Г.

Abstract

УДК 543.552.054.1:546.48

Показана возможность применения метода анодной инверсионной вольтамперометрии (ИВАМ) с использованием электродов на основе наноструктурированных пленок диоксида титана, допированных иттрием (Y–TiO₂), для определения концентрации ионов кадмия (Cd²⁺) в жидких средах. Анализ методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии подтвердил образование однородных наноструктурированных пленок Y–TiO₂ с улучшенными электрохимическими свойствами. Показано, что допирование иттрием увеличивает каталитическую активность электродов TiO₂ при определении ионов кадмия методом ИВАМ и улучшает чувствительность аналитического сигнала Cd²⁺. Оптимизированы условия электрохимического определения ионов Cd²⁺, включая состав электрода и фонового электролита, время и потенциал предварительного электроконцентрирования, а также изучено влияние ионов Cu²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Na⁺ и K⁺ на аналитический сигнал кадмия. Установлена линейная зависимость интенсивности аналитического сигнала от концентрации ионов кадмия в диапазоне 0,003–8 мг∙л^-1 с пределом обнаружения 0,003 мг∙л^-1 и относительной погрешностью 5%.

Ключевые слова: инверсионная вольтамперометрия, диоксид титана, иттрий, наноструктурированные пленки, кадмий, электрохимический сенсор, токсичные металлы.

This study demonstrates the applicability of the anodic stripping voltammetry (ASV) method using electrodes based on nanostructured titanium dioxide films modified with yttrium-doped titanium dioxide (Y–TiO₂) for the detection of cadmium ions (Cd²⁺) in liquid media. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses confirmed the formation of uniform nanostructured TiO₂ films with improved electrochemical properties. It was shown that yttrium modification enhances the catalytic activity of TiO₂-based electrodes in the determination of cadmium ions by the ASV and increases the sensitivity of the Cd²⁺ analytical signal. The conditions for the electrochemical determination of Cd²⁺ ions were optimized, including the electrode composition, supporting electrolyte composition, preconcentration time, and potential. The effect of interfering ions (Cu²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Na⁺, and K⁺) on the analytical signal of cadmium was also investigated. A linear dependence of the analytical signal on the cadmium ion concentration was established in the range of 0.003–8 mg∙L⁻¹, with a detection limit of 0.003 mg∙L⁻¹ and a relative error of 5%. The obtained results indicate the promising potential of nanostructured Y–TiO₂ electrodes for the development of highly sensitive and selective electrochemical sensors for monitoring toxic metal content in liquid media.

Keywords: stripping voltammetry, titanium dioxide, yttrium, nanostructured films, cadmium, electrochemical sensor, toxic metals.

Download full-text PDF. 1 downloads

Menu

Vol. 62 (2026), Issue 2, p. 29-36

Метод инверсионной вольтамперометрии на пленках TiO2, допированного иттрием, для определения ионов кадмия в жидкостях

Abstract

Метод инверсионной вольтамперометрии на пленках TiO₂, допированного иттрием, для определения ионов кадмия в жидкостях