Das Element Indium wurde im Jahr 1863 von Ferdinand Reich und Theodor Richter an der Bergakademie in Freiberg als Bestandteil einer Zinkerzprobe entdeckt und nach seiner charakteristischen indigoblauen Spektrallinie benannt. Indium ist ein selten vorkommendes natürliches Element. Es findet sich vor allem in den Erzen anderer Metalle als Nebenprodukt. Dazu zählen sulfidische Minerale wie Roquesit (CuInS₂), Indit (FeIn₂S₄) und Cadmoindit (CdIn₂S₄). Hauptsächlich befindet sich Indium aber als Verunreinigung in Sphaletit (ZnS). Dieses Mineral ist von industrieller Bedeutung für die Produktion von metallischem Zink und für die Extraktion von Nebenprodukten wie Indium.

Trotz seines seltenen Vorkommens in der Natur stellt Indium ein strategisch wichtiges Metall und vor allem einen Hochtechnologierohstoff dar. Das Metall findet mittlerweile in vielen Bereichen der Industrie wie der Elektronikindustrie, der Photovoltaik und in der Chip-Technologie verstärkt Anwendungen. Hauptlagerstätten von Indium sind vor allem in China und Südkorea zu finden. Um unabhängig von Indiumimporten zu sein, wird in vielen Industrieländern mit wenig Rohstoffen nach Möglichkeiten gesucht, sekundäre Rohstoffe zu recyclen und Technologien zu entwickeln, um eine effiziente Nutzung von Ressourcen zu gewährleisten. Neben der traditionellen Indium-Gewinnung durch den Bergbau wird auch zunehmend die Rückgewinnung aus Recyclingprozessen von Elektronikabfällen auch aufgrund des begrenzten Vorkommens eine zunehmende Rolle spielen. Insbesondere ist die Rückgewinnung von Indium aus LED-Bildschirmen, von Mobiltelefonen oder Halbleiterstrukturen zu nennen. Eine effiziente Nutzung von strategisch wichtigen Metallen wird in vielen Industriegesellschaften zukünftig eine große Rolle spielen [1, 2, 3].

Die verbreitete technologische Anwendung von Indium kann zur Belastung der Umwelt und des Ökosystems führen. Elektrochemische Bestimmungen der toxischen Schwermetalle Cadmium und Blei in Umweltproben sind bisher gut untersucht. Im Vergleich dazu ist über das Vorkommen von Indium in der Natur wenig bekannt. Dieses hat in vielen Anwendungsbereichen zu einem steigenden Interesse an dem Metall und damit auch zu einer verstärkten Nachfrage nach leicht handhabbaren, mobil und dezentral einsetzbaren chemischen Analysatoren, die In³⁺ direkt in Industrieproben detektieren können, geführt.

Für die Bestimmung von Indium im Labor werden heute vorwiegend Atomabsorptionsspektrometrie und Atomemissionsspektrometrie eingesetzt. Diese instrumentellen Analysenmethoden erfordern eine aufwendige Probenvorbereitung, gut ausgebildetes Personal sowie eine entsprechende Laborinfrastruktur. Von Nachteil ist auch, dass sie vor Ort nicht einsetzbar sind.

Elektrochemische Sensoren sind aufgrund ihres einfachen Aufbaus, ihrer hohen Empfindlichkeit und ihres hohen Miniaturisierungsgrads geeignet für die mobile Metallionenanalyse. Insbesondere stripping-voltammetrische Detektionsmethoden sind für die empfindliche Bestimmung von In³⁺ in wässrigen Proben gut geeignet [4, 5].

Ergebnisse

Es wurden Untersuchungen zu In³⁺ mit anodischer Stripping-Voltammetrie an neuartigen modifizierten Graphitpaste-basierten Dickschichtelektroden durchgeführt. Die miniaturisierten siebdruckgefertigten Sensoren bestehen aus Arbeitselektrode (AE), Referenzelektrode (RE) auf Basis von Silberchlorid und Gegenelektrode (GE) auf Basis von Graphitpaste. Alle Elektroden sind auf einer gemeinsamen Substratoberfläche angeordnet. Die Modifizierung der Arbeitselektrode mit Bismut erfolgt durch Zugabe eines Bismut-Salzes definierter Konzentration in die Messlösung. Durch Anlegen eines konstanten Abscheidungspotenzials wird Bismut zusammen mit dem Zielion auf der graphithaltigen Elektrodenoberfläche in situ abgeschieden.