Microflakes Co3O4 được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt cho siêu tụ điện và cảm biến glucose không enzyme

Journal of Materials Science: Materials in Electronics - Tập 32 - Trang 20742-20754 - 2021
O. C. Pore1,2, A. V. Fulari3, R. K. Kamble1,2, A. S. Shelake1, N. B. Velhal1,2, V. J. Fulari2, G. M. Lohar1
1Department of Physics, Lal Bahadur Shastri College of Arts, Science and Commerce, Satara, India
2Holography and Materials Research Laboratory, Department of Physics, Shivaji University, Kolhapur, India
3Division of Physics and Semiconductor Science, Dongguk University, Seoul, South Korea

Tóm tắt

Các cấu trúc nano Co3O4 với thời gian phản ứng khác nhau được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Các đặc tính cấu trúc, hình thái cũng như tính chất điện hóa được thực hiện đối với các cấu trúc nano Co3O4. Nghiên cứu XRD cho thấy Co3O4 đã chuẩn bị có cấu trúc lập phương. Co3O4 thể hiện hình thái giống như microflakes. Nghiên cứu điện hóa cho thấy các cấu trúc nano Co3O4 được tổng hợp với thời gian phản ứng là 18 giờ cho thấy siêu dung lượng riêng tốt hơn là 309 F g−1 ở tốc độ quét 5 mV s−1 với 7.46 W h kg−1 và 92.85 W kg−1 về mật độ năng lượng và công suất, tương ứng. Ngoài ra, nó còn cho thấy tính ổn định chu kỳ tuyệt vời trong 1000 chu kỳ với khả năng giữ lại khoảng 95.6%. Hơn nữa, các kết quả điện hóa cho thấy rằng các cấu trúc nano Co3O4 đã chuẩn bị với thời gian phản ứng 18 giờ cho thấy độ nhạy tốt hơn là 0.3395 mA mM−1 cm−2 đối với glucose với giới hạn phát hiện vào khoảng 0.22 mM. Điện cực này cũng cho thấy tính chọn lọc tốt hơn đối với glucose so với nhiều loại loài gây nhiễu khác.

Từ khóa

#Co3O4 #siêu tụ điện #cảm biến glucose không enzyme #phương pháp thủy nhiệt #tính ổn định chu kỳ #độ nhạy.

Tài liệu tham khảo

S. Tajik, D.P. Dubal, P. Gomez-Romero, A. Yadegari, A. Rashidi, B. Nasernejad, A.M. Asiri, Int. J. Hydrogen Energy 42, 12384 (2017) C. Dong, X. Xiao, G. Chen, H. Guan, Y. Wang, Mater. Lett. 123, 187 (2014) C. Hao, S. Zhou, J. Wang, X. Wang, H. Gao, C. Ge, Ind. Eng. Chem. Res. 57, 2517 (2018) Q. Li, Y. Li, A.V. Fulari, G.S. Ghodake, D.Y. Kim, G.M. Lohar, Nanotechnology 31, 415403 (2020) B.P. Relekar, S.A. Mahadik, S.T. Jadhav, A.S. Patil, R.R. Koli, G.M. Lohar, V.J. Fulari, J. Electron. Mater. 47, 2731 (2018) Y. Shi, X. Pan, B. Li, M. Zhao, H. Pang, Chem. Eng. J. 343, 427 (2018) A. González, E. Goikolea, J.A. Barrena, R. Mysyk, Renew. Sustain. Energy Rev. 58, 1189 (2016) X. Wang, H. Xia, X. Wang, J. Gao, B. Shi, Y. Fang, J. Alloys Compd. 686, 969 (2016) H. Du, Y. Li, F. Ding, J. Zhao, X. Zhang, Y. Li, R. Zhao, M. Cao, T. Yu, X. Xu, Int. J. Hydrogen Energy 43, 15348 (2018) G.M. Lohar, O.C. Pore, A.V. Fulari, Ceram. Int. 47, 16674 (2021) X. Guo, K. Yan, F. Fan, Y. Zhang, Y. Duan, J. Liu, Mater. Lett. 240, 62 (2019) R. Thangappan, M. Arivanandhan, R. Dhinesh Kumar, R. Jayavel, J. Phys. Chem. Solids 121, 339 (2018) H. Zhang, X. Han, R. Gan, Z. Guo, Y. Ni, L. Zhang, Appl. Surf. Sci. 511, 145527 (2020) B.P. Relekar, A.V. Fulari, M.C. Rath, V.J. Fulari, G.M. Lohar, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 31, 11741 (2020) S.B. Abitkar, P.R. Jadhav, N.L. Tarwal, A.V. Moholkar, C.E. Patil, Adv. Powder Technol. 30, 2285 (2019) C. Zhao, F. Ren, X. Xue, W. Zheng, X. Wang, L. Chang, J. Electroanal. Chem. 782, 98 (2016) R.P. Raj, P. Ragupathy, S. Mohan, J. Mater. Chem. A 3, 24338 (2015) F. Zhang, C. Yuan, X. Lu, L. Zhang, Q. Che, X. Zhang, J. Power Sources 203, 250 (2012) C. Yuan, L. Yang, L. Hou, L. Shen, X. Zhang, X.W. Lou, Energy Environ. Sci. 5, 7883 (2012) X. Wang, N. Zhang, X. Chen, J. Liu, F. Lu, L. Chen, G. Shao, Colloids Surf. A 570, 63 (2019) C. Zhao, B. Huang, W. Fu, J. Chen, J. Zhou, E. Xie, Electrochim. Acta 178, 555 (2015) H. Chen, C. Xue, Z. Hai, D. Cui, M. Liu, Y. Li, W. Zhang, J. Alloys Compd. 819, 152939 (2020) X. Pan, F. Ji, Q. Xia, X. Chen, H. Pan, S.N. Khisro, S. Luo, M. Chen, Y. Zhang, Electrochim. Acta 282, 905 (2018) A.S. Patil, R.T. Patil, G.M. Lohar, V.J. Fulari, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 32, 8819 (2021) A.S. Patil, R.T. Patil, G.M. Lohar, V.J. Fulari, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 127, 1 (2021) S. Radhakrishnan, H.Y. Kim, B.S. Kim, Sens. Actuators B Chem. 233, 93 (2016) T.H. Ko, S. Radhakrishnan, M.K. Seo, M.S. Khil, H.Y. Kim, B.S. Kim, J. Alloys Compd. 696, 193 (2017) K. Tian, K. Baskaran, A. Tiwari, Vacuum 155, 696 (2018) S. Cheng, S. DelaCruz, C. Chen, Z. Tang, T. Shi, C. Carraro, R. Maboudian, Sens. Actuators B Chem. 298, 126860 (2019) E. Zhang, Y. Xie, S. Ci, J. Jia, Z. Wen, Biosens. Bioelectron. 81, 46 (2016) J. Xu, F. Li, D. Wang, M.H. Nawaz, Q. An, D. Han, L. Niu, Biosens. Bioelectron. 123, 25 (2019) X.H. Xia, J.P. Tu, Y.J. Mai, X.L. Wang, C.D. Gu, X.B. Zhao, J. Mater. Chem. 21, 9319 (2011) N.K. Yetim, J. Mol. Struct. 1226, 129414 (2021) B. Paul, P. Bhanja, S. Sharma, Y. Yamauchi, Z.A. Alothman, Z.L. Wang, R. Bal, A. Bhaumik, J. Colloid Interface Sci. 582, 322 (2021) K. Deori, S.K. Ujjain, R.K. Sharma, S. Deka, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 5, 10665 (2013) G.M. Lohar, H.D. Dhaygude, B.P. Relekar, M.C. Rath, V.J. Fulari, Ionics (Kiel). 22, 1451 (2016) G.M. Lohar, S.T. Jadhav, M.V. Takale, R.A. Patil, Y.R. Ma, M.C. Rath, V.J. Fulari, J. Colloid Interface Sci. 458, 136 (2015) A.S. Patil, G.M. Lohar, V.J. Fulari, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27, 9550 (2016) D. Zhang, Y. Zhang, X. Li, Y. Luo, H. Huang, J. Wang, P.K. Chu, J. Mater. Chem. A 4, 568 (2015) A.V. Fulari, M.V. Ramana Reddy, S.T. Jadhav, G.S. Ghodake, D.Y. Kim, G.M. Lohar, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 10814–10820 (2018) F. Liu, H. Su, L. Jin, H. Zhang, X. Chu, W. Yang, J. Colloid Interface Sci. 505, 796 (2017) D.D.M. Prabaharan, K. Sadaiyandi, M. Mahendran, S. Sagadevan, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 123, 1 (2017) H. Adhikari, M. Ghimire, C.K. Ranaweera, S. Bhoyate, R.K. Gupta, J. Alam, S.R. Mishra, J. Alloys Compd. 708, 628 (2017) S.A. Makhlouf, Z.H. Bakr, K.I. Aly, M.S. Moustafa, Superlattices Microstruct. 64, 107 (2013) V.K. Patel, J.R. Saurav, K. Gangopadhyay, S. Gangopadhyay, S. Bhattacharya, RSC Adv. 5, 21471 (2015) P. Si, J. Trinidad, L. Chen, B. Lee, A. Chen, J. Persic, R. Lyn, Z. Leonenko, B. Zhao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 29, 1837 (2018) L.S. Mende, J.L. Driscoll, A. Wei, L. Pan, W. Huang, Mater. Sci. Eng. B 98, 14239 (2005) M. Chitra, G. Mangamma, K. Uthayarani, N. Neelakandeswari, E.K. Girija, Phys. E. 119, 113969 (2020) P.A. Shinde, A.C. Lokhande, A.M. Patil, C.D. Lokhande, J. Alloys Compd. 770, 1130 (2019) X. Wang, Q. Li, N. Yang, Y. Yang, F. He, J. Chu, M. Gong, B. Wu, R. Zhang, S. Xiong, J. Solid State Chem. 270, 370 (2019) Z. Wang, J. Liu, X. Hao, Y. Wang, Y. Chen, P. Li, M. Dong, New J. Chem. 44, 13377 (2020) N.C. Maile, S.K. Shinde, R.T. Patil, A.V. Fulari, R.R. Koli, D.Y. Kim, D.S. Lee, V.J. Fulari, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 30, 3729 (2019) H. Hareendrakrishnakumar, R. Chulliyote, M.G. Joseph, J. Solid State Electrochem. 22, 1 (2018) L. Bao, T. Li, S. Chen, C. Peng, L. Li, Q. Xu, Y. Chen, E. Ou, W. Xu, Small 13, 1602077 (2017) M. Wang, M. Shi, E. Meng, F. Gong, F. Li, Micro Nano Lett. 15, 193 (2020) H. Che, A. Liu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 4097 (2015) H. Pang, F. Gao, Q. Chen, R. Liu, Q. Lu, Dalt. Trans. 41, 5862 (2012) G.S. Jang, S. Ameen, M.S. Akhtar, E. Kim, H.S. Shin, Chem. Select 2, 8941 (2017) D. Wang, Q. Wang, T. Wang, Inorg. Chem. 50, 6482 (2011) R. Tummala, R.K. Guduru, P.S. Mohanty, J. Power Sources 209, 44 (2012) A.D. Jagadale, V.S. Kumbhar, R.N. Bulakhe, C.D. Lokhande, Energy 64, 234 (2014) N. Maile, S.K. Shinde, S.S. Patil, D.Y. Kim, A.V. Fulari, D.S. Lee, V.J. Fulari, Ceram. Int. 46, 14640 (2020)