Substrate für die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) werden typischerweise mit komplexen (Mikro-/Nano-)Strukturen aus Edelmetallen hergestellt, die den Nachweis von Analyten im Spurenbereich ermöglichen. Aufgrund der hohen Kosten und Reaktivität dieser SERS-Substrate ist ihre Haltbarkeit oft begrenzt. Die Entwicklung neuer Substratmaterialien, die diese Probleme minimieren und dennoch die gleichen Leistungsstandards beibehalten, ist ein ständiges Anliegen.
Siebgedruckte Elektroden können mit Hilfe des bewährten Siebdruckverfahrens aus verschiedenen metallischen Materialien leicht hergestellt werden, was zu einer Massenproduktion von vielseitigen und kostengünstigen Einwegelektroden führt. In dieser Application Note wird die Möglichkeit der Verwendung leicht verfügbarer siebgedruckter Metallelektroden als geeignete Substrate für den schnellen und empfindlichen Nachweis verschiedener chemischer Spezies durch elektrochemische In-situ-SERS (EC-SERS) gezeigt.
Substrate für die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) werden in der Regel mit komplexen (Mikro-/Nano-)Strukturen aus Edelmetallen hergestellt, um großflächige plasmonische Oberflächen zu erhalten, die in der Lage sind, diesen Effekt und damit den Nachweis chemischer Stoffe in sehr geringen Konzentrationen zu verbessern. Diese Substrate sind häufig hochpreisig und aufgrund ihrer hohen Reaktivität nur begrenzt haltbar. Die Entwicklung neuer SERS-Substrate, die diese Probleme minimieren und dennoch eine gute analytische Leistung bieten, ist ein ständiges Anliegen.
Siebgedruckte Elektroden können mit verschiedenen metallischen Materialien und dem bewährten Siebdruckverfahren leicht hergestellt werden, was zu einer Massenproduktion vielseitiger, kostengünstiger Einwegelektroden führt. Sie könnten vielversprechende SERS-Substrate sein.
In dieser Application Note wird die Machbarkeit der Verwendung von leicht verfügbaren siebgedruckten Metallelektroden als kostengünstige Einwegsubstrate für den schnellen und empfindlichen Nachweis verschiedener chemischer Spezies durch elektrochemische In-situ-SERS (EC-SERS) gezeigt.
Für die Messung wurde das einzigartige, kompakte und kombinierte Messinstrument für die Raman-Spektroelektrochemie, SPELEC-RAMAN, verwendet. Dieses Gerät besteht aus nur einem Gehäuse: einem Spektrometer, einer Laserquelle (785 nm) und einem Bipotentiostat/Galvanostat.
Die siebgedruckten Metallelektroden (Refs. C013 (Silber), 220BT (Gold), CU10 (Kupfer), SPCU10 (Silber/Kupfer)) wurden in die Raman-Zelle (RAMANCELL) eingesetzt, die mit der RAMANPROBE (Raman-Sonde) gekoppelt ist und Raman-Messungen der Elektrodenoberfläche bei optimalem Fokusabstand ermöglicht.
Die siebgedruckten Elektroden wurden durch zyklische Voltammetrie elektrochemisch aktiviert: C013 (von +0,3 V bis -0,4 V), 220BT (von +0,6 bis +1,2 V bis -0,2 V), CU10 (von +0,15 V bis -0,6 V) und SPCU10 (von +0,10 V bis -0,4 V). Für die In-situ-Aktivierung und den gleichzeitigen Nachweis wurden 60 μl-Lösung einer 0,1 M KCl-Lösung verwendet, die den spezifischen Analyten enthält. Folgende Konzentrationen wurden eingesetzt: 250 nM für [Ru(bpy)3], 2 μM für 4-Mercaptopyridin, 20 μM für Rhodamin 6G, 15 nM für Malachitgrün, 2,5 μM für Kristallviolett und 80 μM für Nicotinamid.
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