Твердотельные анионселективные электроды на основе ионных жидкостей (1105754)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваНа правах рукописиРжевская Александра ВячеславовнаТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ АНИОНСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫНА ОСНОВЕ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙСпециальность 02.00.02 – АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯДиссертация на соискание ученой степени кандидата химических наукНаучный руководитель:к.х.н., доц. Шведене Н.В.Москва 2015СодержаниеСписок сокращений4Введение5Глава 1.

Литературный обзор91.1. Свойства и применение ионных жидкостей91.1.1. Физические и химические свойства ионных жидкостей91.1.2. Применение ионных жидкостей в аналитической химии161.2. Твердотельные электроды в потенциометрии281.2.1. ИСЭ типа «покрытая проволока»281.2.2. ИСЭ на основе печатных планарных электродов321.2.3.

Использование графена в конструкции твердотельных ИСЭ361.3. Применение ионселективных электродов для определения неорганическиханионов431.4. Мультисенсорные системы на основе ИСЭ53Глава 2. Оборудование, материалы, техника эксперимента612.1. Реагенты и растворы612.2. Приготовление мембран и конструкция ионселективных электродов652.3. Аппаратура и техника эксперимента69Результаты и их обсуждение75Глава 3. Ионные жидкости на основе катиона четвертичного фосфония и анионовбис(трифлил)имида и гексафторфосфата в составе мембран твердотельных ИСЭ 75Глава 4. Использование ионной жидкости лауроилсаркозината тетраоктиламмониядля создания твердотельного ИСЭ на органические анионы824.1. Изучение отклика ИСЭ на 4-нитрофенол824.2.

Изучение отклика ИСЭ на аминокислоты85Глава 5. Ионные жидкости на основе катиона 1,3-дигексадецилимидазолияи неорганических анионов в качестве активных соединений мембран ИСЭ925.1. Определение растворимости ионных жидкостей на основе катиона1,3-дигексадецилимидазолия и неорганических ионов925.2. Ионная жидкость 1,3-дигексадецилимидазолия бромид в мембранах бромидселективных электродов945.2.1.

Потенциометрические характеристики жидкостного ИСЭ955.2.2. Отклик и селективность твердотельного ИСЭ9625.2.3. Влияние материала токоотвода на характеристики твердотельного бромидселективного электрода1045.2.4. Использование графена в конструкции твердотельного бромид-селективногоэлектрода1095.3.

Ионные жидкости на основе катиона 1,3-дигексадецилимидазолия и анионовхлорида, иодида и тиоцианата в составе мембраны твердотельных ИСЭГлава 6. Практическое применение твердотельных ИСЭ на основе ИЖ1141206.1. Применение ИСЭ на основе 1,3-дигексадецилимидазолия бромида для определениябромида в красном вине «Изабелла»1206.2.

Применение ИСЭ на основе 1,3-дигексадецилимидазолия тиоцианата дляопределения тиоцианата в слюне человека1216.3. Применение ИСЭ на основе 1,3-дигексадецилимидазолия иодида для определенияиодида в лекарственных препаратах «Калия йодид 200» и «Йодинол»1226.4. Мультисенсорная система для анализа смесей анионов124Выводы136Литература138Приложение1533Список сокращенийИСЭ- ионселективный электродИЖ- ионная жидкостьНПИМ- низкоплавкие ионные материалыОГ- оксид графенаВОГ- восстановленный оксид графенаЭАС- электродноактивное соединениеПВХ- поливинилхлоридТГФ- тетрагидрофуранTOALS- тетраоктиламмония лауроилсаркозинатDPBEPTf2N - дифенилбутилэтилфосфония бис(трифлил)имидDPBEPPF6- дифенилбутилэтилфосфония гексафторфосфатDHDImCl- 1,3-дигексадецилимидазолия хлоридDHDImBr- 1,3-дигексадецилимидазолия бромидDHDImNO3 - 1,3-дигексадецилимидазолия нитратDHDImI- 1,3-дигексадецилимидазолия иодидDHDImSCN - 1,3-дигексадецилимидазолия тиоцианатPctCoIIII- тетра-трет-бутил-фталоцинанина иодид кобальта (III)TBGDP- трибутилгексадецилфосфония бромидBPh4- натрия тетрафенилборат4ВведениеАктуальность темы.

Одной из тенденций современной науки является поискновых материалов, обладающих полезными физико-химическими свойствами иявляющихся недорогими и доступными. С этой точки зрения вызывают интерес ионныежидкости (ИЖ) – органические соли с температурой плавления ниже 100ºС. Благодарясвоим уникальным свойствам, таким, как термическая устойчивость, негорючесть,нелетучесть, ионная природа, данные соединения находят применение в различныхобластях науки и техники.

В последние годы ионные жидкости все шире используются ваналитической химии. На наш взгляд, эти соединения имеют очевидные перспективыпри создании ионочувствительной мембраны ионселективных электродов (ИСЭ).В настоящее время исследование новых типов ИСЭ и новых материалов для нихявляется активно развивающейся областью аналитической химии.

Появляются работыпо созданию миниатюрных твердотельных потенциометрических сенсоров на основепланарных печатных электродов. Такие электроды обладают рядом важных достоинств– это миниатюрность, простота и дешевизна изготовления, удобство использования – ипредставляют удачную альтернативу многим более сложным и дорогостоящиманалитическим методам.При конструировании мембранных потенциометрических сенсоров чрезвычайнозначимы такие свойства ионных жидкостей, как гидрофобность, малая растворимость вводе, ионная проводимость, пластифицирующие и ионообменные свойства. Важнейшимпреимуществом ИЖ является возможность варьирования их физико-химическихсвойств путем замены анионной или катионной части соли.Среди ИЖ можно выделить те соединения, которые плавятся при температуревыше комнатной, или низкоплавкие ионные материалы (НПИМ). Эти ИЖ могутвыступать одновременно и в роли электродноактивного соединения мембраны, и в ролитвердой матрицы, не требуя использования других веществ (полимера, пластификатора),чточрезвычайнопривлекательноприизготовлениитвердотельныхдатчиков.Соединения, не проявляющие ионообменных свойств, могут быть использованы дляиммобилизации активного компонента, ответственного за потенциометрический отклик.Цель работы – создание твердотельных ионселективных электродов на основеионныхжидкостей,твердыхприкомнатнойнеорганических и органических анионов.5температуре,дляопределенияДля достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: изучить возможность использования ИЖ в качестве ионочувствительной мембранытвердотельных ИСЭ, провести поиск потенциалопределяющих ионов, подобратьоптимальныйсоставкомпозициимембран,оценитьэлектрохимическиеиэксплуатационные характеристики ИСЭ; изучить селективность мембран, еѐ связь со строением электродноактивногосоединения и составом мембранной композиции; исследовать влияние на характеристики сенсоров допирования ИЖ-мембраныдополнительными реагентами; изучить возможность использования ИЖ только в качестве матрицы, непроявляющейсобственногооткликакцелевомуиону,нопозволяющейиммобилизовать какое-либо электродноактивное соединение; применить разработанные ИСЭ для анализа реальных объектов; изучитьвлияниеприродытокоотводатвердотельногоИСЭнаегоэлектрохимические характеристики.

Провести поиск подходящего материаламедиатора между токоотводом и ионочувствительной мембраной для улучшенияэлектрохимических характеристик; создать потенциометрическую мультисенсорную систему на основе твердотельныхИСЭ, модифицированных ИЖ.Научная новизна.

Ионные жидкости, твердые при комнатной температуре,использованы для создания твердотельных потенциометрических сенсоров. Определеныхарактеристики твердотельных ИСЭ с мембранами на основе ИЖ, состоящих изкатионовзамещенныхфосфония,аммонияиимидазолия,поотношениюкнеорганическим и органическим анионам.Обнаружено, что твердотельный сенсор, модифицированный композицией из солина основе катиона четвертичного фосфония и аниона гексафторфосфата, а такжекомплекса фталоцианина кобальта (III), обладает высокой селективностью к иодид-ионув присутствии более гидрофобных анионов.Установлено,чтотвердотельныеэлектродынаосновеИЖскатиономтетраоктиламмония и анионом лауроилсаркозината проявляют потенциометрическийотклик по отношению к моно-нитрофенолам и некоторым аминокислотам.

Дляпродления времени службы сенсора предложена твердая мембрана, состоящая из двух6ИЖ, где одна выступает в роли матрицы, а вторая – обеспечивает отклик к целевомуаниону.ПолученытвердотельныесенсорынаосновеИЖскатионом1,3-дигексадецилимидазолия и неорганическими анионами хлорида, бромида, иодида итиоцианата и обнаружено, что эти ИСЭ проявляют устойчивый потенциометрическийотклик к собственным анионам и обладают уникальной селективностью в присутствиигидрофобных анионов.

Выявлено существенное различие селективности твердотельногоижидкостногоИСЭспластифицированноймембраной.Установленасвязьселективности с природой электродноактивного соединения и конструктивнымиособенностями сенсора, оценена кристалличность ИЖ.Подобраноптимальныйварианттокоотводанаоснованииизученияэлектрохимических и эксплуатационных свойств твердотельных электродов. Показано,чтоиспользованиеионочувствительнойграфенавмембранойкачествемедиаторазначительномеждуулучшаеттокоотводомиэлектрохимическиехарактеристики ИСЭ.Массив ИСЭ использован для создания мультисенсорной системы для анализасложных смесей.Практическаяселективныезначимость.электроды,Созданыхарактеризующиесяминиатюрныепростотойтвердотельныеизготовления,анионвысокойселективностью, чувствительностью, стабильностью потенциометрического отклика инизкой стоимостью.Разработанные ИСЭ на основе ИЖ с катионом дизамещенного имидазолияиспользованы для определения неорганических анионов – бромида, иодида итиоцианата, в объектах пищевой, фармацевтической промышленности, а также вбиологических жидкостях.Для ИСЭ на основе ИЖ с катионом дизамещенного имидазолия оцененыпараметры перекрестной чувствительности и разработана мультисенсорная система дляопределения анионов в многокомпонентных модельных смесях.

С использованиеммассива из трех твердотельных сенсоров методом главных компонент проведенораспознавание минеральных вод.7На защиту выносятся следующие положения:1. Результаты исследования ИЖ на основе катионов дизамещенного имидазолия,тетразамещенных аммония и фосфония в качестве ионочувствительной мембраныи/или матрицы твердотельных ИСЭ.2. Данные по селективности твердотельного ИСЭ с ИЖ на основе катионадизамещенного имидазолия и неорганических анионов и ее связи со строениемсоединения.3. Данные о влиянии материала токоотвода на характеристики твердотельных ИСЭтипа «покрытая проволока» и выполненных с помощью технологии трафаретнойпечати.4. Результаты по использованию графена для улучшения отклика твердотельныхсенсоров.5. Аналитическое применение предложенных ИСЭ для определения неорганическиханионоввобъектахпищевойифармацевтическойпромышленности,биологических образцах.6.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации