การพัฒนาอิเล็กโทรเคมิคัลเซนเซอร์สำหรับการหาคาร์บาริล

Abstract

          งานวิจัยนี้ได้พัฒนาอิเล็กโทรเคมิคัลเซนเซอร์โดยทำการปรับปรุงขั้วไฟฟ้าคาร์บอนเพสด้วยกราฟีนนาโนเพลตเลตและฮีมินเพื่อใช้ตรวจวัดปริมาณคาร์บาริล พิสูจน์เอกลักษณ์ทางด้านรูปร่างและด้านเคมีไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าที่พัฒนาด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เทคนิคอิมพิแดนซ์สเปกโทรสโคปี และเทคนิคดิฟเฟอร์เรนเชียลพัลส์โวลแทมเมทรีตามลำดับ ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมต่อการทำงานของอิเล็กโทรเคมิคัลเซนเซอร์ ผลการศึกษาพบว่า ปริมาณกราฟีนนาโนเพลตเลตที่ 10 ไมโครกรัมต่อตารางเซนติเมตร ปริมาณฮีมินที่ 1 ไมโครกรัมต่อตารางเซนติเมตร สารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์พีเอช 6.5 ศักย์แบบพัลส์ที่ 0.125 โวลต์ ศักย์แบบขั้นที่ 0.010 โวลต์ อัตราสแกนที่ 0.010 โวลต์ต่อวินาที ประเมินประสิทธิภาพการวิเคราะห์คาร์บาริลของอิเล็กโทรเคมิคัลเซนเซอร์ที่พัฒนาขึ้นให้ช่วงความเป็นเส้นตรง 0.50 ถึง 10.0 ไมโครโมลาร์ (ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพัทธ์ เท่ากับ 0.998) สภาพไวในการตรวจวัดที่ 0.70 ไมโครแอมแปร์-ไมโครโมลาร์ต่อตารางเซนติเมตร ขีดความสามารถต่ำสุดในการตรวจพบและขีดความสามารถต่ำสุดในการตรวจวัดปริมาณ เท่ากับ 0.25 และ 0.50 ไมโครโมลาร์ ตามลำดับ ความแม่นยำของการเตรียมขั้วไฟฟ้าให้ร้อยละของค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ (Reproducibility) เท่ากับ 3.8 (ขั้วไฟฟ้าจำนวน 3 ขั้ว) ความแม่นยำของการวิเคราะห์ให้ร้อยละของค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ (Repeatability เท่ากับ 2.6 (วัดซ้ำ 10 ครั้ง) นอกจากนี้ประเมินการทำงานของอิเล็กโทรเคมิคัลเซนเซอร์ในการวิเคราะห์ปริมาณคาร์บาริลในตัวอย่างผักกะหล่ำดอกและตัวอย่างผักกะหล่ำดอกที่มีการเติมสารมาตรฐานคาร์บาริล พบว่าให้ร้อยละการได้กลับคืนมาในช่วง 96.7 – 103.5 ผลการทดลองสอดคล้องกับเทคนิคมาตรฐานโครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง จากผลลัพธ์ดังกล่าวชี้ให้เห็นว่า อิเล็กโทรเคมิคัลเซนเซอร์ที่พัฒนาขึ้นสามารถประยุกต์ใช้ในการตรวจวัดปริมาณคาร์บาริลในตัวอย่างจริงได้           An electrochemical sensor was developed by modification of carbon paste electrode with graphene nanoplatelets and hemin for carbaryl analysis. The modified electrode was characterized for physical properties and electrochemical properties by scanning electron microscopy (SEM), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and differential pulse voltammetry (DPV). This research investigated optimum experimental conditions as follows: amount of grapheme nanoplatelets at 10 µg/cm2, amount of hemin at 1 µg/cm2 on sensing area, pulse potential at 0.125 V, step potential at 0.010 V, scan rate at 0.010 v/s, phosphate buffer solution pH at 6.5. The designed electrochemical sensor yielded a linear range for carbaryl from 0.50 to 10.0 µM (r2 = 0.998) with a sensitivity of 0.70 µA-µM/cm2, a detection limit and a quantification limit of 0.25 and 0.50 µM, respectively. A reproducibility of 3.8% RSD (3 sensors) and a repeatability of 2.6% RSD (10 measurements) were obtained. Moreover, the proposed electrochemical sensor was validated to determine carbaryl in cauliflower and spiked cauliflower samples which showed the recovery percentage ranging from 96.7 to 103.5%. The determination of carbaryl by the proposed electrochemical sensor was satisfactory comparable to the reference technique (high performance liquid chromatography, HPLC). These results indicated that the proposed electrochemical sensor could be applied for detection of carbaryl in real samples.