Pengaruh Konsentrasi Zink Oksida (ZnO) dan Oksida Grafena Tereduksi (rGO) pada Sifat Film Kitosan-Zink Oksida/rGO dalam Pendeteksian Formaldehida

Abstract

This study studies the process of making working electrodes (WE) on copper screenprinted electrode substrate (Cu-SPE) as thin-film sensor chitosan nanoparticles (CS NPs), CS-ZnO, and CS-ZnO/rGO which is tested in electrolyte solution (buffer phosphate solution/PBS), and detection of formaldehyde (HCHO) by checking the sensitivity, selectivity, and responsiveness using the electrochemical cyclic voltammetry (CV) method. The mixture of working electrodes CS, CS-ZnO, and CSZnO/ rGO that has been made in each pipette to be placed on the copper area of the sensor area as much as 15 μL, heated for 2 hours until thin-film is formed, testing is carried out on PBS and HCHO electrolyte solutions. The best research results for making WE for CS were obtained at 1.5% w/v concentration, the best CS-ZnO mixture at 0.2% ZnO w/v addition, and the best CS-ZnO/rGO mixture at 250 ppm rGO concentration. Testing of selectivity, sensitivity, linear range, the limit of detection (LOD), and limit of quantification (LOQ) for CS-ZnO thin-film sensors in the detection of formaldehyde/HCHO in several variations of analyte concentrations give the best results. This can be evidenced by the ability of thin-film CS-ZnO sensors are able to detect analytes at the lowest concentration with a value of LOD = 0.18 μM/L, and LOQ = 0.59 μM/L for CS-ZnO/rGO with a value of LOD= 0.36 μM/L, dan LOQ= 1.21 μM/L. The sensitivity value is shown at 1.54x10-5 μA/μM (CS-ZnO) and 4.6x10-4 μA/μM (CS-ZnO/rGO), where is the value linear range is 1- 10x10-5 μM/L (CS-ZnO) and 1-12x10-4 μM/L (CS-ZnO/rGO) with the correlation coefficient at r = 0.96 for n = 5. The cyclic voltammetry method is very appropriate to be used in making CS-ZnO thin-film sensors. Because able to provide the best response as a thin-film sensor in the detection of formaldehyde, and also the process of making sensor substrate is very economical with time efficiency and very low preparation costs.

Study ini mempelajari proses pembuatan elektroda kerja (WE/Working Electrode) pada substrat tembaga screen-printed elektroda (Cu-SPE) sebagai sensor film tipis kitosan nanopartikel (CS NPs), CS-ZnO, dan CS-ZnO/rGO yang diuji dalam larutan elektrolit phosphate buffer solution (PBS) dan pendeteksian formaldehyde (HCHO) dengan pengujian sensitivitas, selektivitas, dan responsif menggunakan metode elektrokimia cyclic voltammetry (CV). Campuran elektroda kerja CS, CS-ZnO, dan CS-ZnO/rGO yang telah dibuat masing-masing di pipet untuk ditempatkan pada substrat tembaga area sensor sebanyak 15 μL, dipanaskan selama 2 jam sampai terbentuk film tipis, pengujian dilakukan terhadap larutan elektrolit PBS dan HCHO. Hasil penelitian pembuatan WE terbaik untuk CS diperoleh pada konsentrasi 1,5 % w/v, campuran CS-ZnO terbaik pada penambahan ZnO 0,2 % w/v, dan campuran CS-ZnO/rGO terbaik pada konsentrasi rGO 250 ppm. Pengujian selektivitas, sensitivitas, linear range, limit of detection (LOD), dan limit of quantification (LOQ) untuk sensor film tipis CS-ZnO pada pendeteksian formaldehyde/HCHO dalam berbagai variasi konsentrasi analit memberikan hasil terbaik yang dibuktikan dengan kemampuan sensor film tipis CS-ZnO mampu mendeteksi analit pada konsentrasi analit terendah dengan nilai LOD= 0,18 μM/L, dan LOQ= 0,59 μM/L untuk CSZnO/ rGO dengan nilai LOD= 0,36 μM/L, dan LOQ= 1,21 μM/L. Nilai sensitivitas ditunjukkan pada angka 1,54x10-5 μA/μM (CS-ZnO) dan 4,6x10-4 μA/μM (CSZnO/ rGO), dimana nilai linear range berada pada 1-10x10-5 μM/L (CS-ZnO) dan 1- 12x10-4 μM/L (CS-ZnO/rGO) dengan koefisien korelasi berada pada r = 0,96 untuk n = 5. Metode cyclic voltammetry sangat tepat digunakan dalam pembuatan sensor film tipis CS-ZnO dan CS-ZnO/rGO karena mampu memberikan respons terbaik sebagai sensor film tipis pada pendeteksian formaldehyde dan juga proses pembuatan substrat sensor sangat ekonomis dengan efisiensi waktu dan biaya preparasi sangat rendah.