Biofouling causes many problem in industrial processes, medical health industries, water utilities and our daily life. So detecting formation of biofilm on the surface of medical appliance, water pipe and industrial utility is highly important to prevent the problem caused by biofouling. In this study, we suggest an electrochemical sensor for detecting biofilm. We fabricated the electrochemical sensor in MEMS process and cultivated two different kinds of Pseudomonas aeruginosa RpoN type and Wild type on the surface of electrochemical sensor. Each group of Pseudomonas aeruginosa was cultivated according to the hours of 2, 4, 6, 8, 12 and 24. Then we investigated changes in degree of biofilm cultivation using cyclic voltammetry. As a result, it was observed that peak of the cyclic voltammetry curve is increased according as the biofilm growth on the surface of electrochemical sensor. Also we can discern between Pseudomonas aeruginosa RpoN type and Wild type.
Kim, Sang-Hyung;Han, Dong-Kwan;Hong, SeungBo;Jeong, Bo Ra;Park, Bok-Seong;Han, Sang-Do;Kim, Dong-Won
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.10
no.3
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pp.294-301
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2019
The quasi-solid-state hybrid electrolytes were synthesized by chemical cross-linking reaction of methacrylate-functionalized $SiO_2$ ($MA-SiO_2$) and tetra (ethylene glycol) diacrylate in aqueous electrolyte. A quasi-solid-state electrolyte synthesized by 6 wt.% $MA-SiO_2$ exhibited a high ionic conductivity of $177mS\;cm^{-1}$ at room temperature. The electrochemical $H_2$ sensor assembled with quasi-solid-state electrolyte showed relatively fast response and high sensitivity for hydrogen gas at ambient temperature, and exhibited better durability and stability than the liquid electrolyte-based sensor. The simple construction of the sensor and its sensing characteristics make the quasi-solid-state hydrogen sensor promising for practical application.
A rapid and environment-friendly electrochemical sensor to determine the chemical oxygen demand (COD) has been developed. The boron-doped diamond (BDD) thin-film electrode is employed as the anode, which fully oxidizes organic pollutants and provides a current response in proportion to the COD values of the sample solution. The BDD-based amperometric COD sensor is optimized in terms of the applied potential and the solution pH. At the optimized conditions, the COD sensor exhibits a linear range of 0 to 80 mg/L and the detection limit of 1.1 mg/L. Using a set of model organic compounds, the electrochemical COD sensor is compared with the conventional dichromate COD method. The result shows an excellent correlation between the two methods.
Park, Junghwan;Kim, Jong Woo;Kim, Hyunjin;Yoon, Wonhyuck
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.1
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pp.142-147
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2021
Hydrogen peroxide is a radiolysis product of water formed under gamma-irradiation; therefore, its reliable detection is crucial in the nuclear industry for spent fuel management and coolant chemistry. This study proposes an electrochemical sensor for hydrogen peroxide detection. Cysteamine (CYST), gold nanoparticles (GNPs), and horseradish peroxidase (HRP) were used in the modification of a gold electrode for fabricating Au/CYST/GNP/HRP sensor. Each modification step of the electrode was investigated through electrochemical and physical methods. The sensor exhibited strong sensitivity and stability for the detection and measurement of hydrogen peroxide with a linear range of 1-9 mM. In addition, the Michaelis-Menten kinetic equation was applied to predict the reaction curve, and a quantitative method to define the dynamic range is suggested. The sensor is highly sensitive to H2O2 and can be applied as an electrochemical H2O2-sensor in the nuclear industry.
Among various types of harmful gases, hydrogen sulfide is a strong toxic gas that is mainly generated during spillage and wastewater treatment at industrial sites. Hydrogen sulfide can irritate the conjunctiva even at low concentrations of less than 10 ppm, cause coughing, paralysis of smell and respiratory failure at a concentration of 100 ppm, and coma and permanent brain loss at concentrations above 1000 ppm. Therefore, rapid detection of hydrogen sulfide among harmful gases is extremely important for our safety, health, and comfortable living environment. Most hydrogen sulfide gas sensors that have been reported are electrical resistive metal oxide-based semiconductor gas sensors that are easy to manufacture and mass-produce and have the advantage of high sensitivity; however, they have low gas selectivity. In contrast, the electrochemical sensor measures the concentration of hydrogen sulfide using an electrochemical reaction between hydrogen sulfide, an electrode, and an electrolyte. Electrochemical sensors have various advantages, including sensitivity, selectivity, fast response time, and the ability to measure room temperature. However, most electrochemical hydrogen sulfide gas sensors depend on imports. Although domestic technologies and products exist, more research is required on their long-term stability and reliability. Therefore, this study includes the processes from electrode material synthesis to sensor fabrication and characteristic evaluation, and introduces the sensor structure design and material selection to improve the sensitivity and selectivity of the sensor. A sensor case was fabricated using a 3D printer, and an Ag reference electrode, and a Pt counter electrode were deposited and applied to a Polytetrafluoroethylene (PTFE) filter using PVD. The working electrode was also deposited on a PTFE filter using vacuum filtration, and an electrochemical hydrogen sulfide gas sensor capable of measuring concentrations as low as 0.6 ppm was developed.
In this study, an amperometric non-enzymatic glucose sensor was developed on the surface of a glassy carbon electrode by simply drop-casting the synthesized homogeneous suspension of hexagonal boron nitride (h-BN) nanosheets with a copper metal-organic framework (Cu-MOF) composite. Comprehensive analytical methods, including field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and amperometry, were used to investigate the surface and electrochemical characteristics of the h-BN-Cu-MOF composite. The FE-SEM, FT-IR, and XRD results showed that the h-BN-Cu-MOF composite was formed successfully and exhibited a good porous structure. The electrochemical results showed a sensor sensitivity of $18.1{\mu}A{\mu}M^{-1}cm^{-2}$ with a dynamic linearity range of $10-900{\mu}M$ glucose and a detection limit of $5.5{\mu}M$ glucose with a rapid turnaround time (less than 2 min). Additionally, the developed sensor exhibited satisfactory anti-interference ability against dopamine, ascorbic acid, uric acid, urea, and nitrate, and thus, can be applied to the design and development of non-enzymatic glucose sensors.
The electrical conductive polymers (ECPs) reported at my research group are introduced in this review, which works are started from the late Professor Su-Moon Park's pioneering research for polyaniline at the University of New Mexico. The electrochemical and spectroelectrochemical properties and their applications to sensor and energy conversion systems are briefly described. At first, the growth and degradation mechanism of polyaniline describes and we extend to polypyrrole, polyazulene, polydiaminonaphthalenes, and polyterthiophene derivatives. In addition, the preparation of monomer precursors having functional groups is briefly described that can give us many exceptional applications for several chemical reactions. We describe the application of these ECPs for the fabrication of chemical sensors, biosensors, biofuel cells, and solar cells.
The work described in this study concerns the development of a disposable amperometric sensor for the electrochemical detection of a well-known aqueous pollutant, free available chlorine (FAC). The FAC sensor developed used screen printed carbon electrodes (SPCEs) coupled with immobilised syringaldazine, commonly used as an indicator in photometric FAC detection, which was directly immobilised on the surface of SPCEs using a photopolymer PVA-SbQ. To enable in-field analysis of FAC, a prototype hand-held electrochemical analyzer has been developed to withstand the environment with its rugged design and environmentally sealed connections; it operates from two PP3 (9 volt) batteries and is comparable in accuracy and sensitivity to commercial bench top systems. The sensitivity of the FAC sensor developed was $3.5{\;}nA{\mu}M^{-1}cm^{-2}$ and the detection limit for FAC was found to be $2.0{\;}{\mu}M$.
There is a growing demand for simple, cost-effective, and accurate analytical tools to determine the concentrations of biological and environmental compounds. In this study, a stable electroactive thin film of cobalt hexacyanoferrate (Cohcf) was prepared as an in situ chemical precipitant using electrostatic adsorption of $Co^{2+}$ on a silicate sol-gel matrix (SSG)-modified indium tin oxide electrode pre-adsorbed with $[Fe(CN)_6]^{3-}$ ions. The modified electrode was characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and electrochemical techniques. Electrocatalytic oxidation of hydrazine on the modified electrode was studied. An electrochemical sensor for hydrazine was constructed on the SSG-Cohcf-modified electrode. The oxidation peak currents showed a linear relationship with the hydrazine concentration. This study provides insight into the in situ growth and stability behavior of Cohcf nanostructures and has implications for the design and development of advanced electrode materials for fuel cells and sensor applications.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.4
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pp.628-634
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2016
This paper demonstrates a microfluidic electrochemical sensor for detecting endocrine disruptor such as estradiol at a very low concentration by using preconcentration technique. In addition, self-assembled monolayer(SAM) was also employed on the working electrode of the electrochemical sensor in order to increase the estradiol capture efficiency of the sensor. SAM treatment on the working electrode enhanced the specific binding between the surface of the working electrode and the estradiol antibody. The estradiol antibody was applied on the working electrode at different concentrations(10, 20, 50, 100, 200 pg/ml) for observing the concentration dependency. The measured electrochemical redox current changed with the amount of the bound estradiol on the Au working electrode surface and the sensor can detect all the target material when the immobilized antibody amount is more than the estradiol amount in the water. The elecrochemical estradiol sensor without SAM treatment showed a low current of 7.79 nA, while the sensor treated with SAM resulted in 339 nA at 200 pg/ml, which is more than 40 fold higher output current. When combining the preconcentration technique and the SAM-treated electrode, the measured current became more than 100 fold higher than that of the sensor without neither SAM treatment nor preconcentration technique. The combination of these two techniques can would enable the proposed microfluidic electrochemical sensor to detect a very low concentration endocrine disruptor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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