Bismuth-Coated Carbon Electrodes for Anodic Stripping Voltammetry

Abstract

Bismuth-coated carbon electrodes display an attractive stripping voltammetric performance which compares favorably with that of common mercury-film electrodes. These bismuth-film electrodes are prepared by adding 400 microg/L (ppb) bismuth(III) directly to the sample solution and simultanously depositing the bismuth and target metals on the glassy-carbon or carbon-fiber substrate. Stripping voltammetric measurements of microgram per liter levels of cadmium, lead, thallium, and zinc in nondeaerated solutions yielded well-defined peaks, along with a low background, following short deposition periods. Detection limit of 1.1 and 0.3 ppb lead are obtained following 2- and 10-min deposition, respectively. Changes in the peak potentials (compared to those observed at mercury electrodes) offer new selectivity dimensions. Scanning electron microscopy sheds useful insights into the different morphologies of the bismuth deposits on the carbon substrates. The in situ bismuth-plated electrodes exhibit a wide accessible potential window (-1.2 to -0.2 V) that permits quantitation of most metals measured at mercury electrodes (except of copper, antimony, and bismuth itself). Numerous key experimental variables have been characterized and optimized. High reproducibility was indicated from the relative standard deviations (2.4 and 4.4%) for 22 repetitive measurements of 80 microg/L cadmium and lead, respectively. Such an attractive use of "mercury-free", environmetally friendly electrodes (with a performance equivalent to that of mercury ones) offers great promise to centralized and decentralized testing of trace metals.

Detection of Cd, Pb, and Cu in non-pretreated natural waters and urine with thiol functionalized mesoporous silica and Nafion composite electrodes

“…However, a problem preventing the wide application of electrochemical sensors for monitoring of metal ions is the use and disposal of toxic mercury conventionally used as the metal preconcentrator. To avoid the use of toxic mercury in the detection of Cd and Pb, researchers have focused on silver electrode [1], gold electrode [2], glassy-carbon disk [3], silver-coated [4] and bismuth-coated [5] carbon electrodes. Other class of mercury-free electrodes relies on chemical modifications for metal preconcentrations.…”

Diagnostics of Anodic Stripping Mechanisms under Square-Wave Voltammetry Conditions Using Bismuth Film Substrates

“…However, their performances for the trace metal analysis are rather unfavorable compared to the mercury counterpart. Recently, a significant step forward has been done by the introduction and development of bismuth 5 and antimony-based electrodes. 6−8 Bismuth film electrodes (BiFEs) consist of an electrochemically generated thin bismuth film, deposited predominantly on carbon-based substrates, such as glassy carbon, 9 carbon fiber, 10 or screen-printed carbon.…”

Construção e aplicação de um minissensor de filme de bismuto utilizando materiais de baixo custo para determinações voltamétricas in loco

“…1 Apesar disso, devido à alta toxicidade do mercúrio, diversas alternativas têm sido propostas a fim de substituir estes eletrodos por outros de menor toxicidade. [1][2][3] Desta maneira, vários materiais eletródicos como cobre, ouro, irídio, rutênio, bismuto, antimônio, pasta e compósitos à base de carbono, entre outros, vêm sendo investigados para serem aplicados como eletrodos sólidos em substituição aos eletrodos de mercúrio. 2 A principal característica desejável para estes materiais é que apresentem um desempenho melhor ou semelhante ao eletrodo de mercúrio, principalmente quanto a sua robustez e intervalo de potencial negativo de trabalho.…”

“…[1][2][3] Desta maneira, vários materiais eletródicos como cobre, ouro, irídio, rutênio, bismuto, antimônio, pasta e compósitos à base de carbono, entre outros, vêm sendo investigados para serem aplicados como eletrodos sólidos em substituição aos eletrodos de mercúrio. 2 A principal característica desejável para estes materiais é que apresentem um desempenho melhor ou semelhante ao eletrodo de mercúrio, principalmente quanto a sua robustez e intervalo de potencial negativo de trabalho. 2,4 Nesse sentido, o uso do eletrodo de filme de bismuto (BiFE -Bismuth Film Electrode) surgiu como uma alternativa viável desde o seu emprego pioneiro em 2000.…”

“…2 A principal característica desejável para estes materiais é que apresentem um desempenho melhor ou semelhante ao eletrodo de mercúrio, principalmente quanto a sua robustez e intervalo de potencial negativo de trabalho. 2,4 Nesse sentido, o uso do eletrodo de filme de bismuto (BiFE -Bismuth Film Electrode) surgiu como uma alternativa viável desde o seu emprego pioneiro em 2000. 2 Os eletrodos de filme de bismuto, 5 além de serem materiais ambientalmente amigáveis e com amplo intervalo de potencial negativo de trabalho, apresentam baixas correntes capacitivas.…”