Please wait a minute...
Frontiers of Materials Science

ISSN 2095-025X

ISSN 2095-0268(Online)

CN 11-5985/TB

邮发代号 80-974

2019 Impact Factor: 1.747

Frontiers of Materials Science  2017, Vol. 11 Issue (2): 147-154   https://doi.org/10.1007/s11706-017-0382-z
  本期目录
Synthesis of hollow Prussian blue cubes as an electrocatalyst for the reduction of hydrogen peroxide
Qinglin SHENG, Dan ZHANG, Yu SHEN, Jianbin ZHENG()
Institute of Analytical Science, Shaanxi Provincial Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Northwest University, Xi’an 710069, China
 全文: PDF(304 KB)   HTML
Abstract

A cubic Prussian blue (PB) with the hollow interior was successfully synthesized by direct dissociation followed by a controlled self-etching process. The etching process also made hollow Prussian blue (HPB) a porous structure. SEM, TEM and XRD were employed to confirm the structure and morphology of the prepared materials. Then HPB and chitosan (CS) were deposited on a glassy carbon electrode (GCE), used to determine H2O2. The amperometric performance of HPB/CS/GCE was investigated. It was found that the special structure of HPB exhibits enhanced performance in the H2O2 sensing.

Key wordsPrussian blue    hollow structure    hydrogen peroxide    sensor    non-enzyme    electrocatalyst
收稿日期: 2017-03-25      出版日期: 2017-05-26
Corresponding Author(s): Jianbin ZHENG   
 引用本文:   
. [J]. Frontiers of Materials Science, 2017, 11(2): 147-154.
Qinglin SHENG, Dan ZHANG, Yu SHEN, Jianbin ZHENG. Synthesis of hollow Prussian blue cubes as an electrocatalyst for the reduction of hydrogen peroxide. Front. Mater. Sci., 2017, 11(2): 147-154.
 链接本文:  
https://academic.hep.com.cn/foms/CN/10.1007/s11706-017-0382-z
https://academic.hep.com.cn/foms/CN/Y2017/V11/I2/147
Fig.1  
Fig.2  
Fig.3  
Fig.4  
Fig.5  
Modified electrodeLinear range /(μmol?L−1)Sensitivity /(μA?mmol−1?L?cm−2)Detection limit /(μmol?L−1)Ref.
Ag@AgCl/GCE5–1500088.81.7[]
NP PtAua)/GCE50–275059.90.1[]
Co9S8/GCE0.1–11110267.20.02[]
Au-SnO2-MTsb)/GCE10–1000NAc)0.6[]
Pd NCd)/GCE100–2400287.77.4[]
HPB/CS/GCE8–1848693.02.6this work
Tab.1  
Fig.6  
1 Luo X L, Xu J J, Zhao W, et al.. A novel glucose ENFET based on the special reactivity of MnO2 nanoparticles. Biosensors & Bioelectronics, 2004, 19(10): 1295–1300
https://doi.org/10.1016/j.bios.2003.11.019 pmid: 15046762
2 Cui X, Liu G, Lin Y. Biosensors based on carbon nanotubes/nickel hexacyanoferrate/glucose oxidase nanocomposites. Journal of Biomedical Nanotechnology, 2005, 1(3): 320–327
https://doi.org/10.1166/jbn.2005.038
3 Lian W P, Wang L, Song Y H, et al.. A hydrogen peroxide sensor based on electrochemically roughened silver electrodes. Electrochimica Acta, 2009, 54(18): 4334–4339
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2009.02.106
4 Wang Q M, Niu H L, Mao C J, et al.. Facile synthesis of trilaminar core–shell Ag@C@Ag nanospheres and their application for H2O2 detection. Electrochimica Acta, 2014, 127: 349–354
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.02.051
5 Shu X, Chen Y, Yuan H, et al.. H2O2 sensor based on the room-temperature phosphorescence of nano TiO2/SiO2 composite. Analytical Chemistry, 2007, 79(10): 3695–3702 
https://doi.org/10.1021/ac0624142 pmid: 17444612
6 Krishnan V, Xidis A L, Neff V D. Prussian blue solid-state films and membranes as potassium ion-selective electrodes. Analytica Chimica Acta, 1990, 239: 7–12 
https://doi.org/10.1016/S0003-2670(00)83828-3
7 Kulesza P J, Miecznikowski K, Malik M A, et al.. Electrochemical preparation and characterization of hybrid films composed of Prussian blue type metal hexacyanoferrate and conducting polymer. Electrochimica Acta, 2001, 46(26–27): 4065–4073
https://doi.org/10.1016/S0013-4686(01)00687-9
8 Itaya K, Shoji N, Uchida I. Catalysis of the reduction of molecular oxygen to water at prussian blue modified electrodes. Journal of the American Chemical Society, 1984, 106(12): 3423–3429
https://doi.org/10.1021/ja00324a007
9 Chen W, Cai S, Ren Q Q, et al.. Recent advances in electrochemical sensing for hydrogen peroxide: a review. Analyst, 2012, 137(1): 49–58
https://doi.org/10.1039/C1AN15738H pmid: 22081036
10 Pandey P C, Pandey A K, Chauhan D S. Nanocomposite of Prussian blue based sensor for l-cysteine: Synergetic effect of nanostructured gold and palladium on electrocatalysis. Electrochimica Acta, 2012, 74: 23–31
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.03.179
11 Karyakin A A, Puganova E A, Budashov I A, et al.. Prussian blue based nanoelectrode arrays for H2O2 detection. Analytical Chemistry, 2004, 76(2): 474–478
https://doi.org/10.1021/ac034859l pmid: 14719900
12 O’Halloran M P, Pravda M, Guilbault G G. Prussian Blue bulk modified screen-printed electrodes for H2O2 detection and for biosensors. Talanta, 2001, 55(3): 605–611
13 Zhu X, Niu X, Zhao H, et al.. Doping ionic liquid into Prussian blue-multiwalled carbon nanotubes modified screen-printed electrode to enhance the nonenzymatic H2O2 sensing performance. Sensors and Actuators B: Chemical, 2014, 195(5): 274–280
https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.01.052
14 Karyakin A A, Gitelmacher V O, Karyakina E E. A high-sensitive glucose amperometric biosensor based on Prussian blue modified electrodes. Analytical Letters, 1994, 27(15): 2861–2869
https://doi.org/10.1080/00032719408000297
15 Jin E, Lu X, Cui L, et al.. Fabrication of graphene/prussian blue composite nanosheets and their electrocatalytic reduction of H2O2. Electrochimica Acta, 2010, 55(24): 7230–7234
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2010.07.029
16 Zhang W, Wang L, Zhang N, et al.. Functionalization of single-walled carbon nanotubes with cubic prussian blue and its application for amperometric sensing. Electroanalysis, 2009, 21(21): 2325–2330
https://doi.org/10.1002/elan.200904690
17 Ameloot R, Vermoortele F, Vanhove W, et al.. Interfacial synthesis of hollow metal-organic framework capsules demonstrating selective permeability. Nature Chemistry, 2011, 3(5): 382–387
https://doi.org/10.1038/nchem.1026 pmid: 21505497
18 Liang G, Xu J, Wang X. Synthesis and characterization of organometallic coordination polymer nanoshells of Prussian blue using miniemulsion periphery polymerization (MEPP). Journal of the American Chemical Society, 2009, 131(15): 5378–5379
https://doi.org/10.1021/ja900516a pmid: 19331411
19 Wei C, Cheng C, Zhao J, et al.. NiS hollow spheres for high-performance supercapacitors and non-enzymatic glucose sensors. Chemistry — An Asian Journal, 2015, 10(3): 679–686
https://doi.org/10.1002/asia.201403198 pmid: 25648528
20 Meek S T, Greathouse J A, Allendorf M D. Metal-organic frameworks: a rapidly growing class of versatile nanoporous materials. Advanced Materials, 2011, 23(2): 249–267
https://doi.org/10.1002/adma.201002854 pmid: 20972981
21 Yang J, Cho M, Lee Y. Synthesis of hierarchical NiCo2O4 hollow nanorods via sacrificial-template accelerate hydrolysis for electrochemical glucose oxidation. Biosensors & Bioelectronics, 2016, 75: 15–22
https://doi.org/10.1016/j.bios.2015.08.008 pmid: 26281005
22 Chen D L, Cao Y, Chen Y, et al.. Rapid synthesis of hollow  Ni(OH)2 with low-crystallinity for the electrochemical detection of ascorbic acid with high sensitivity. RSC Advances, 2016, 6(49): 43598–43604
https://doi.org/10.1039/C6RA05923F
23 Yang Y, Du J J, Luo L M, et al.. Facile aqueous-phase synthesis and electrochemical properties of novel PtPd hollow nanocatalysts. Electrochimica Acta, 2016, 212: 966–972
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.07.085
24 Zhang L, Wu H B, Lou X W. Metal-organic-frameworks-derived general formation of hollow structures with high complexity. Journal of the American Chemical Society, 2013, 135(29): 10664–10672
https://doi.org/10.1021/ja401727n pmid: 23805894
25 Tang X, Liu Y, Hou H, et al.. Electrochemical determination of L-Tryptophan, L-Tyrosine and L-Cysteine using electrospun carbon nanofibers modified electrode. Talanta, 2010, 80(5): 2182–2186
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2009.11.027 pmid: 20152470
26 Zhang J, Li J, Yang F, et al.. Preparation of Prussian blue@Pt nanoparticles/carbon nanotubes composite material for efficient determination of H2O2. Sensors and Actuators B: Chemical, 2009, 143(1): 373–380
https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.08.018
27 Wang Y T, Yu L, Zhu Z Q, et al.. Improved enzyme immobilization for enhanced bioelectrocatalytic activity of glucose sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 2009, 136(2): 332–337
https://doi.org/10.1016/j.snb.2008.12.049
28 Shen Q, Jiang J, Fan M, et al.. Prussian blue hollow nanostructures: Sacrificial template synthesis and application in hydrogen peroxide sensing. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2014, 712(2): 132–138
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2013.11.008
29 Keihan A H, Sajjadi S. Improvement of the electrochemical and electrocatalytic behavior of Prussian blue/carbon nanotubes composite via ionic liquid treatment. Electrochimica Acta, 2013, 113: 803–809
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.07.063
30 Wang L, Ye Y, Zhu H, et al.. Controllable growth of Prussian blue nanostructures on carboxylic group-functionalized carbon nanofibers and its application for glucose biosensing. Nanotechnology, 2012, 23(45): 455502
https://doi.org/10.1088/0957-4484/23/45/455502 pmid: 23090569
31 Li Y, Zheng J B, Sheng Q L, et al.. Synthesis of Ag@AgCl nanoboxes, and their application to electrochemical sensing of hydrogen peroxide at very low potential. Microchimica Acta, 2015, 182(1–2): 61–68
https://doi.org/10.1007/s00604-014-1272-z
32 Wang J P, Gao H, Sun F L, et al.. Nanoporous PtAu alloy as an electrochemical sensor for glucose and hydrogen peroxide. Sensors and Actuators B: Chemical, 2014, 191(2): 612–618
https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.10.034
33 Zhang B, Zhang X, Huang D, et al.. Co9S8 hollow spheres for enhanced electrochemical detection of hydrogen peroxide. Talanta, 2015, 141: 73–79
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.03.048 pmid: 25966383
34 Liu S, Yu B, Li F, et al.. Coaxial electrospinning route to prepare Au-loading SnO2 hollow microtubes for non-enzymatic detection of H2O2. Electrochimica Acta, 2014, 141: 161–166
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.07.033
35 Nie G D, Lu X F, Lei J Y, et al.. Sacrificial template-assisted fabrication of palladium hollow nanocubes and their application in electrochemical detection toward hydrogen peroxide. Electrochimica Acta, 2013, 99: 145–151
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.03.066
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed