An Efficient and Stable Electrochemical Sensor Based on PtPd/CZO (CuO-doped ZnO) Synergistically Modified Electrode for ppb-level Formaldehyde Detection

Abstract. An efficient formaldehyde (FA) detection system was developed through the functionalization of a glassy carbon electrode (GCE) with PtPd nanoparticles and CuO-doped ZnO (CZO) composite. A comprehensive suite of analytical techniques was employed to investigate the composite materials' morphology and electrocatalytic performance. The findings indicated that the bandgap energy and resistance value (Rct + Rp) of PtPd/CZO nanoparticles (NPs) were 1.95 eV and 912.61 Ω, respectively, which are lower than those of CZO NPs. This indicates a higher surface electron transfer rate and enhanced catalytic properties for PtPd/CZO NPs. The electrocatalytic oxidation performance of the PtPd/CZO/GCE were thoroughly evaluated. The PtPd/Nafion/GCE sensor exhibited remarkable electrocatalytic performance toward formaldehyde electro-oxidation within a 0.1 M sulfuric acid medium, showing a linear response between 50.0 and 7000.0 µM along with a detection threshold of 5.8 µM. This sensor offers exceptional stability and reliability, with its practical application value proven through experiences.   Resumen. Se desarrolló un sistema eficiente de detección de formaldehído (FA) mediante la funcionalización de un electrodo de carbono vítreo (ECV) con nanopartículas de PtPd y con un compuesto de ZnO (CZO) dopado con CuO. Se empleó un conjunto completo de técnicas analíticas para investigar la morfología y el rendimiento electrocatalítico de los materiales compuestos. Los resultados indicaron que la energía de banda prohibida y el valor de resistencia (Rct + Rp) de las nanopartículas (NP) de PtPd/CZO fueron de 1,95 eV y 912,61 Ω, respectivamente, inferiores a los de las NP de CZO. Esto indica una mayor tasa de transferencia de electrones en la superficie y mejores propiedades catalíticas para las NP de PtPd/CZO. Se evaluó exhaustivamente el rendimiento de la oxidación electrocatalítica en PtPd/CZO/ECV. El sensor PtPd/Nafion/GCE mostró un rendimiento electrocatalítico excepcional en la electrooxidación de formaldehído en un medio de ácido sulfúrico 0,1 M, con una respuesta lineal entre 50,0 y 7000,0 µM, y un umbral de detección de 5,8 µM. Este sensor ofrece una estabilidad y fiabilidad excepcionales, con un valor práctico comprobado por la experiencia.