New capacitive sensor for the determination of surfactants

Celem badań było opracowanie pojemnościowego sensora chemicznego na bazie samoorganizujących się monowarstw, służącego do oznaczania surfaktantów. Metoda analityczna opierała się na pomiarach pojemności elektrycznej monowarstwy alkanotiolowej chemisorbowanej na powierzchni elektrody ze złota (EAu), w obecności surfaktantów.W trakcie badań analizowano układy, w których powierzchnia EAu poddawana była procesom chemisorpcji 1-oktadekanotiolu lub 1-heksadekanotiolu. Jako anality stosowano surfaktanty: anionowy – dodecylosiarczan sodu oraz kationowy – bromek heksadecylotrimetyloamonu.Metodyka badań bazowała na trzech etapach: oczyszczaniu powierzchni EAu, jej tiolowaniu oraz pomiarach pojemności. Oczyszczanie powierzchni EAu polegało przede wszystkim na usuwaniu zanieczyszczeń techniką woltamperometrii cyklicznej w roztworach KOH i H2SO4. Tiolowanie powierzchni EAu polegało na zanurzeniu elektrody w roztworze tiolu. Procedurę tiolowania zoptymalizowano poprzez dobór odpowiedniego rozpuszczalnika, stężenia tiolu oraz czasu tiolowania. Dla badanych układów zaobserwowano różne kształty krzywych pojemność-potencjał. Po dodaniu surfaktanta wysokość histerezy ulegała zmianie (zwiększeniu lub zmniejszeniu), a wykresy zależności wysokości pętli od stężenia analitu w pewnym zakresie stężeń były liniowe. Badano stężenia analitów z zakresu 0.001÷0.149 µmol/L.

The aim of the work was to develop a new capacitive sensor based on self-assembled monolayers (SAMs) for determination of surfactants. The analytical method was based on capacitance measurements of self assembled monolayers of thiol supported on the surface of a gold electrode (AuE) in the presence of surfactants. Two thiols, 1-octadecanethiol and 1-hexadecanethiol, and two surfactants, anionic sodium dodecyl sulfate and cationic hexadecyltrimethylammonium bromide, were chosen for studies. The research methodology was based on three stages: pretreatment of an AuE surface, preparation of the SAM-modified gold electrode and capacity measurements. The procedure of clearing and preparing the gold surface was optimized. Pretreatment of electrode surface mainly consisted of removing impurities by means of cyclic voltammetry in solutions of KOH and H2SO4. The thiols’ monolayers were formed by immersion of the electrode in thiol solution. The best parameters (solvent, thiol concentration and immersion time) of thiol adsorption were found. Different shapes of capacitance-potential curves with hysteresis were revealed. After an addition of a surfactant, the height of hystheresis changed, enabling construction of linear relationship between the hystheresis’ height and concentration of surfactant. The surfactants’ concentration were studied in a range of 0.001÷0.149 µmol/L.