Electrochemical Detection of pH-Responsive Grafted Catechol and Immobilized Cytochrome c onto Lipid Deposit-Modified Glassy Carbon Surface

International audienceThe electrochemical systems of both grafted catechol as a pH-responsive electrophore and immobilized cytochrome c as a model redox protein are detected by cyclic voltammetry at an optimized lipid deposit-modified glassy carbon electrode. The catechol covalent grafting is successfully performed by the one-pot/three-step electrochemical reduction of 3,4-dihydroxybenzenediazonium salts generated in situ from 4-nitrocatechol. The resulting glassy carbon electrode electrochemically modified by grafted catechol species is evaluated as an efficient electrochemical pH sensor. The optimized molar ratio for the lipid deposit, promoting cytochrome c electrochemical activity in solution onto glassy carbon electrode, is reached for the lipid mixture composed of 75% 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine and 25% cardiolipin. Cytochrome c immobilization into the optimized supported lipid deposit is efficiently achieved by cyclic voltammetry (10 cycles) recorded at the modified glassy carbon electrode in a cytochrome c solution. The pH-dependent redox response of the grafted catechol and that of the immobilized cytochrome c are finally detected at the same lipid-modified glassy carbon electrode without alteration of their structure and electrochemical properties in the pH range 5-9. © 2018 American Chemical Society

Greffage de molécules électroactives sur carbones activés pour le stockage électrochimique de l'énergie

L augmentation rapide de la consommation d électricité dans les pays émergents oblige à produire cette énergie à partir de ressources polluantes et l absence de dispositifs de stockage performants oblige à mettre en place des réseaux de distributions complexes. Parmi les principaux systèmes de stockage existants, les batteries se caractérisent par une densité d énergie élevée et une faible puissance, tandis que les supercondensateurs ont une densité de puissance élevée, mais une faible densité d énergie. Afin d améliorer les performances des dispositifs, des efforts récents ont été fait pour concevoir de nouveaux systèmes hybrides combinant les avantages des batteries et des supercondensateurs. Une stratégie prometteuse consiste à introduire des molécules organiques électroactives à la surface des carbones activés couramment utilisés comme matériaux d électrodes, pour ajouter une contribution faradique au stockage de la charge électrique. L objectif de ce travail de thèse concerne précisément l étude de l impact du greffage de molécules sur les performances des matériaux composites obtenus. Des molécules électroactives en milieux aqueux et organiques ont été sélectionnées et différentes procédures de modification ont été testées afin de maximiser le taux de greffage Des carbones activés microporeux et mésoporeux ont été modifiés afin d évaluer l effet de la porosité du carbone sur le stockage électrochimique de l énergie. Enfin, des poudres de carbones modifiées utilisées comme matériaux d électrodes positive et négative ont été combinées et les performances du dispositif hybride ainsi obtenu ont été évaluées en termes de densité d énergie et de puissance.The rapid increase in electricity consumption in emerging countries obliges to produce this energy from polluting resources and the absence of efficient storage devices obliges to set up complex distribution networks. At present, electric storage devices range from electrochemical capacitors, which can supply high power to batteries, which suffer from low power but can supply high electrical energy density. In retrospect, a promising approach would consist in combining both the advantages of capacitors and batteries to achieve versatile energy storage systems. A promising strategy consists to introduce redox active molecules onto the surface of activated carbon commonly used as electrode materials, for adding a faradaic contribution to the charge storage. The object of this work is to study the impact of the grafting on the performances of the composite materials obtained. Electroactive molecules in aqueous and organic media were selected and different grafting procedures were experimented for maximizing the grafting yield. Here, we propose a promising architecture for the design of organic batteries constructed from generic elements which consist in fast redox-active small molecules combined to a porous carbon network. The energy density and the power of the resulting hybrid system were evaluated.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF

Spontaneous arylation of activated carbon from aminobenzene organic acids as source of diazonium ions in mild conditions

International audienceActivated carbon products modified with benzoic, benzenesulfonic and benzylphosphonic acid groups were prepared by spontaneous reduction of aryldiazonium ions in situ generated in water from the corresponding aminobenzene organic acids without addition of an external acid. Electrochemistry and NMR studies show that the advancement of the diazotization reaction depends both on the acidity and the electronic effect of the organic acid substituent, giving a mixture of diazonium, amine and triazene functionalities. Carbon products prepared by reaction of activated carbon Norit with 4-aminobenzenecarboxylic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid and (4-aminobenzyl)phosphonic acid were analyzed by chemical elemental analysis and X-ray photoelectron spectroscopy experiments. Results show that this strategy is well suited for the chemical functionalization, giving a maximized grafting yield due to a chemical cooperation of amine and diazonium functionalities

The Role of Surface Hydrogen Atoms in the Electrochemical Reduction of Pyridine and CO 2 in Aqueous Electrolyte

International audienc

Toward fully organic rechargeable charge storage devices based on carbon electrodes grafted with redox molecules

International audienceActivated carbon powders modified with naphthalimide and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl were assembled into a hybrid electrochemical capacitor containing an organic electrolyte. The fully organic rechargeable system demonstrated an increase in specific capacitance up to 51%, an extended operating voltage of 2.9 V in propylene carbonate, compared to 1.9 V for the unmodified system, and a power 2.5 times higher

13. Current trends for water treatment with microbial electrodes

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Biomimetic vesicles for electrochemical sensing

International audienceBiomimetic vesicles, mainly composed of self-assembled bilayers of phospholipids, have attracted great attention for applications in the biosensor field over a number of decades, as a means to amplify the signal through encapsulated signal probes. In this review paper the most important developments in biomimetic vesicles for electrochemical biosensing within the last 2 years are presented, with a focus on the format of bioassays, their inclusion in microfluidic chip devices and their use in mimicking cell membranes. Key issues and the remaining challenges for future commercialization are analyzed

Chimiométrie et Métabolomique

National audienceLa chimiométrie et la métabolomique se sont développées, de manières parallèles, en conséquence de l’apparition des techniques de la chimie analytique moderne. La première peut contribuer à résoudre des problèmes posés par la deuxième. C’est donc tout naturellement que ces deux champs disciplinaires se sont rencontrés, comme en témoignent le nombre croissant de productions scientifiques. Les progrès en cours en matière d’analyses à haute résolution posent de nouveaux problèmes que les chercheurs et utilisateurs visent à résoudre, notamment en se réunissant dans des structures d’animation communes, comme ChemOmic

Chimiométrie et Métabolomique

National audienceLa chimiométrie et la métabolomique se sont développées, de manières parallèles, en conséquence de l’apparition des techniques de la chimie analytique moderne. La première peut contribuer à résoudre des problèmes posés par la deuxième. C’est donc tout naturellement que ces deux champs disciplinaires se sont rencontrés, comme en témoignent le nombre croissant de productions scientifiques. Les progrès en cours en matière d’analyses à haute résolution posent de nouveaux problèmes que les chercheurs et utilisateurs visent à résoudre, notamment en se réunissant dans des structures d’animation communes, comme ChemOmic