Fundamental principles of photoelectrochemical sensors with focus on hexavalent chromium detection

RSC Advances, 2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1039/d5ra06395g
Деректер сенімділігі 85 жоғары
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Hexavalent chromium constitutes a major hazard to the environment and human health. Consequently, monitoring methods capable of widespread deployment are necessary. However, traditional laboratory analytical methods, despite their accuracy, prove unsuitable for mass screening due to high cost and the need for stationary equipment. Photoelectrochemical sensors provide a promising alternative as they allow portable, cost-effective devices with low detection limits and inherent selectivity to chromium oxidation states. This review analyzes the current state of photoelectrochemical detection of Cr(vi), from fundamental principles to practical applications. The physicochemical foundations of PEC sensor operation are examined in detail: semiconductor-light interactions, electrolyte interface formation, and charge carrier generation and separation mechanisms. Major materials science strategies for improving analytical characteristics are analyzed: creation of semiconductor heterostructures, use of quantum dots and plasmonic nanostructures, transport network engineering, and molecular surface modification. The review shows the development from simple single-phase semiconductor systems to complex multi-component architectures designed to overcome fundamental limitations. Progress in materials design has allowed notable improvements in sensor performance through rational engineering of optical, electronic, and surface properties. Analysis of Cr(vi) detection systems shows general design principles that can be applied to photoelectrochemical sensing of other environmental contaminants. We provide an overview for researchers in photocatalysis, electrochemistry, and materials chemistry working on next-generation photoactive analytical systems.