Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений



Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений
Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов, для вольтамперометрического анализа органических соединений

 

C25B11/12 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2541798:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к способу приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов Au, Pt, Pd, Ni, Cu. При этом модифицирование проводится путем осаждения наночастиц металлов полученных методом лазерной абляции металлических мишеней в чистых растворителях в отсутствие стабилизаторов, на рабочую поверхность индикаторного электрода при выдерживании (не менее 5 минут) рабочей поверхности в соответствующей дисперсии (с концентрацией не менее 0,05 г/л) с последующим высушиванием на воздухе при комнатной температуре. Настоящий способ является простым, реагентно-чистым, не осложненным необходимостью использования высоких температур и токсичных органических веществ. 6 пр., 10 ил.

 

Изобретение относится к области электрохимического анализа и предназначено для получения углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов (Au, Pt, Pd, Ni, Cu), для проведения качественного и количественного определения органических веществ (гидрохинона, адреналина, дофамина, аскорбиновой кислоты и глюкозы и др.) вольтамперометрическим методом в широком спектре объектов (пищевые продукты, фармацевтические препараты, объекты окружающей среды, биологические объекты и др.), а также при проведении научных исследований в условиях исследовательских лабораторий.

Присутствие органических соединений в анализируемой пробе определяют по наличию пиков электрохимических превращений аналита на индикаторном электроде или по пикам превращений модификаторов в присутствии аналита, а концентрацию определяемых веществ - по величине тока пиков электрохимического превращения аналита или по величине приращения тока пика превращения модификатора в присутствии аналита. Модифицирование углеродсодержащих электродов предлагаемым способом приводит к расширению числа определяемых с их помощью веществ и/или повышению чувствительности анализа по сравнению с немодифицированными электродами.

Используемые сокращения:

ХМЭ - химически модифицированные электроды;

ЦВА - циклическая вольтамперограмма.

Вольтамперометрия является широко распространенным электрохимическим методом анализа органических соединений. Успехи в этой области электроанализа связаны с появлением нового поколения электродов - химически модифицированных электродов (ХМЭ) [Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии //диссертация Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук, Казань, 2008, 360 с.]. Модифицирование электродной поверхности способствует повышению чувствительности, селективности и воспроизводимости метода. Электрокаталитические свойства ХМЭ обусловлены введением редокс-медиатора, осуществляющего перенос электрона между электродом и анализируемым веществом. Это приводит к понижению потенциала окислительно-восстановительной реакции и увеличению ее скорости. Кроме того, регенерация исходной формы медиатора ведет к увеличению регистрируемого тока. Таким образом, редокс-медиаторы способствуют повышению чувствительности, а также в некоторых случаях селективности определения органических соединений.

Известно, что золото и металлы платиновой группы являются универсальными катализаторами для многих электрохимических реакций и служат материалом для изготовления индикаторных электродов [Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии //диссертация Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук, Казань, 2008, 360 с]. Однако более широкое практическое применение получили электроды с металлами-катализаторами, нанесенными на различные носители или подложки. Они проявляют особые адсорбционные и электрокаталитические свойства, отличные от компактных и дисперсных металлов. Это связывают с изменением кристаллической ориентации частиц и их электронным строением. Установлено, что каталитические свойства частиц металла во многом определяются их размером и формой, степенью дисперсности, природой носителя, природой прекурсора (формой существования иона металла), способом его нанесения на поверхность электрода [Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии //диссертация Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук, Казань, 2008, 360 с.].

Вольтамперометрический анализ органических соединений с использованием модифицированных электродов основан на каталитическом действии металлов модификаторов и проявляется в появлении и/или смещении пиков окисления/восстановления аналита (катализ по потенциалу) и/или в возрастании токов указанных пиков (катализ по току) [Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии //диссертация Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук, Казань, 2008, 360 с.].

Известен способ [Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии //диссертация Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук, Казань, 2008, 360 с.] приготовления углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов электрохимической поляризацией в растворах солей металлов-модификаторов. Проводится потенциостатический или потенциометрический режим получения наночастиц металла на поверхности углеродсодержащего индикаторного электрода. Размер частиц и степень заполнения поверхности регулируются временем проведения электрохимического осаждения. В качестве металлов-модификаторов использовались Pt, Pd, Au, Rh, Ru, Ir и Os. Модифицированные указанным способом углеродсодержащие электроды могут использоваться в определении широкого спектра органических веществ. В частности, стеклоуглеродный электрод с нанесенными частицами платины авторы предлагали использовать для определения этанола; лучший каталитический эффект для определения гидрохинона наблюдали для электрода, модифицированного золотом; в случае дофамина и адреналина среди рассмотренных в работе металлов каталитический эффект проявили родий, платина и золото, нанесенные на стеклоуглеродный электрод (максимальный эффект по определению дофамина наблюдался для золота, а при определении адреналина - на платине). При определении аскорбиновой кислоты Pt, Pd и Au проявляют большую каталитическую активность при их присутствии в виде наночастиц.

Однако данный способ приготовления модифицированных электродов имеет ряд недостатков:

- Модификатор необходимо наносить непосредственно перед анализом, что усложняет процедуру проведения самого анализа и затрудняет стандартизацию подобных электродов.

- Равномерность покрытия электрода частицами модификатора сильно зависит от дефектности поверхности из-за того, что на дефектах наблюдается максимальная плотность тока.

- Нанесенные частицы модификатора присутствует на поверхности модифицированных электродов в виде многослойных агломератов, что приводит к тому, что не все они имеют контакт с основным материалом электрода. В то время как известно [Вольтамперометрия с модифицированными и ультрамикроэлектродами //Будников Г. К., Майстренко В.Н., Муринов Ю.И. М.: Наука, 1994. 240 с.], что максимально благоприятные условия для переноса электрона в случае модифицированных наночастицами металлов электродов обеспечиваются для монослойных покрытий, которые отличаются высокой степенью энергетической эквивалентности.

Основным недостатком проведения анализа с использованием описанных выше электродов является то, что на вольтамперограммах присутствуют пики электрохимических превращений металлов-модификаторов, окисляющихся и восстанавливающихся в процессе проведения анализа. Присутствие данных пиков осложняет интерпретацию полученных вольтамперограмм, так как требуется разделение пиков модификатора и аналита, при условии, что первые способны смещаться в присутствии анализируемого вещества и менять величину тока вне зависимости от концентрации деполяризатора. Это осложняет процедуру интерпретации полученных результатов и может привести к ошибкам.

Более привлекательными с точки зрения простоты и воспроизводимости формы и размеров частиц модификаторов являются способы модифицирования электродов с использованием готовых наночастиц металлов из дисперсий в различных растворителях.

Так, известен способ [Патент: Способ определения цистеина в водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными частицами золота //Перевезенцева Д.О., Миронец Е.В., Горчаков Э.В. Патент РФ №2463587, от 24.05.2011; Публикация: Вольтамперометрия глутатиоина на графитовых электродах, модифицированных наночастицами золота //Сейтжанова М.А., Перевезенцева Д.О. Сборник трудов IX Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», г. Томск, 2012 г.] модифицирования графитовых электродов для определения таких органических веществ, как цистеин и глутатиоин наночастицами золота из золя, приготовленного методом химического восстановления из HAuCl4 смесью цитрата и борогидрида натрия. Нанесение модификатора проводилось электрохимическим осаждением на фоне 0,1 М раствора NaOH при потенциале -1,0 В в течение 300 с. Несмотря на то, что для модифицирования электрода в этом способе использовались готовые наночастицы металла, поскольку осаждение модификатора осуществлялось электрохимически, ему присущи те же недостатки, что и в случае способа [Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии //диссертация Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук, Казань, 2008, 360 с.].

Известен другой способ [Статья: Au-nanoparticle-bis-bipyridinum cyclophane superstructures: assembly, characterization and sensoric applications //Lahav M., Shipway A.N., Willner I. Journal of Chemical Society. 1999. V. 2. P. 1925-1931.], также основанный на осаждении на поверхность электродов золотых наночастиц, приготовленных методом химического восстановления (цитратом натрия из HAuCl4). В данном способе модифицировались электроды на основе олова, допированного индием. Способ нанесения модифицирующих наночастиц Au на поверхность заключается в предварительном 2- минутном силилировании поверхности электрода выдерживанием в 3-аминоприпилтриэтоксисилане, последующем выдерживании в дисперсии золотых наночастиц в течение 2 часов и помещении в раствор тетрахлорида циклофана на 30 минут. После трехкратной промывки электроды помещались в воду, где и хранились до и после использования. В отличие от предыдущего [Патент: Способ определения цистеина в водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными частицами золота //Перевезенцева Д.О., Миронец Е.В., Горчаков Э.В. Патент РФ №2463587, от 24.05.2011.], в этом способе модифицирования наночастицы золота присутствуют на поверхности в связанном органическими соединениями состоянии. Такие частицы имеют достаточно прочное закрепление на рабочей поверхности электрода, однако присутствуют в виде многослойных агрегатов. Данные модифицированные электроды предназначены для определения гидрохинона, дофамина и адреналина при рН 7,2 (фосфатный буфер). Основной недостаток метода связан с наличием органических «закрепителей» на поверхности электрода. Это в некоторых случаях может мешать ведению анализа, а также от этого значительно страдает устойчивость электрода и стабильность его работы в агрессивных средах, так как сильные кислоты и щелочи могут влиять на состав и свойства поверхности электрода.

Известен еще один способ [Статья: Gold nanoparticle arrays for the voltammetric sensing of dopamine //Raj C.R., Okajima T., Ohsaka T. Journal of Electrochemical Chemistry. 2003. V. 543. P. 127-133] модифицирования электродов металлическими наночастицами, основанный на закреплении наночастиц на поверхности золотого электрода концевыми аминогруппами цистамина. Коллоидный раствор наночастиц Au готовился восстановлением золота цитратом и борогидридом натрия из тетрагидрохлорида золота. На предварительно модифицированный цистамином электрод наносились частицы золота выдерживанием первого в коллоидном растворе в течение 12 часов. Далее осуществлялась тщательная промывка для удаления незакрепленного цистамина. Модифицированный таким способом электрод предназначен для электрохимического анализа дофамина. В отличие от предыдущих способов данный вариант позволяет получать монослой наночастиц модификатора на поверхности, но отмеченные выше недостатки, связанные с наличием органического компонента на поверхности, сохраняются.

Наиболее близким к предлагаемому авторами способу модифицирования является [Статья: Electrocatalytic oxidation of glucose at gold nanoparticle-modified carbon electrodes in alkaline and neutral solutions //Tominaga M., Shimazoe T., Nagashima M., Taniguchi I. 2005. V. 7. P. 189-193]. Способ основан на нанесении на углеродсодержащий электрод предварительно приготовленных двухфазным синтезом [Статья: Alcanethiolate gold cluster molecules with core diameter from 1,5 to 5,2 nm: Core and monolayer properties as a function of core size //M.J. Hostetler, J.E. Wingate, C.J. Zhong, J.E. Harris, R.W. Vachet, M.R. Clark, J.D. Londono, S.J. Green, J.J. Stokes, G.D. Wignall, G.L. Glish, M.D. Porter, N.D. Evans, R.W. Murray Langmuir. 1998. V.14. P. 17-30] наночастиц золота диаметром 2 нм, покрытых монослоем декантиолат-анионов из дисперсии в гексане, с последующим высушиванием на воздухе при комнатной температуре. Для удаления органического капсулирующего агента электроды после нанесения модификатора подвергались термообработке при 300°С в течение 2 часов. Полученный углеродсодержащий электрод, модифицированный наночастицами золота, использовался для определения глюкозы в щелочной и нейтральной средах.

У данного способа отсутствуют недостатки предыдущих, в частности отсутствуют посторонние органические соединения на рабочей поверхности электрода, однако он осложнен необходимостью использования органических растворителей (толуол - при приготовлении наночастиц, гексан - при нанесении на поверхность), а также наличием дополнительной стадии при модифицировании, обусловленной необходимостью удаления капсулирующего агента (декантиолат-анионов) термообработкой, требующей высоких температур. Поскольку не все углеродсодержащие электроды являются устойчивыми к высокотемпературному воздействию, возможно их разрушение, изменение структуры поверхностного слоя электрода (агломерация наночастиц, заращивание дефектов) и другие нежелательные изменения, что может привести к ухудшению характеристик электродов и плохой воспроизводимости результатов. Также в случае с высокотемпературным воздействием невозможно применение в качестве модификаторов металлов, способных окисляться в таких условиях - глубокое окисление может привести к потере сцепления наночастиц с поверхностью индикаторного электрода.

Общим недостатком всех вышеперечисленных методов приготовления электродов с использованием готовых наночастиц является использование при модифицировании различных органических веществ в качестве стабилизаторов, закрепителей и т.д. Кроме того, все перечисленные выше способы нанесения на электрод наночастиц из их дисперсий требуют длительного (от 2 до 12 часов) контакта поверхности модифицируемого электрода с дисперсией наночастиц, что мало приемлемо для использования данных методов в промышленных масштабах.

Настоящим изобретением решается проблема необходимости использования в процессе модифицирования и/или последующего присутствия на поверхности электродов дополнительных органических веществ. Также появляется возможность применения других, более дешевых металлов, помимо золота и металлов платиновой группы.

Задача изобретения - создание простого, реагентно-чистого, не осложненного необходимостью использования высоких температур и токсичных органических веществ метода приготовления углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами различных металлов, для проведения вольтамперометрического анализа органических веществ.

Положительный результат достигается тем, что:

- Во-первых, в качестве основы используются недорогие и широко распространенные углеродсодержащие электроды: импрегнированные графитовые электроды (ИГЭ) (импрегнированные смесью полиэтилена и парафина), угольно-пастовые электроды (УПЭ), стеклоуглеродные электроды (СУ), угольно-композитные электроды (на основе графитового порошка и твердого полимерного связующего). Данный класс электродов отличается высокой химической и электрохимической устойчивостью и широкой областью рабочих потенциалов.

- Во-вторых, в качестве модификаторов поверхности электродов используются зарядово-стабилизированные готовые дисперсии наночастиц металлов (Au, Pt, Pd, Ni, Cu), полученных методом лазерной абляции объемных металлических мишеней в чистых растворителях (спирт, вода или любой др.) в отсутствие стабилизирующих или капсулирующих агентов. Размер частиц регулируется условиями получения их дисперсий [Статья: Синтез наночастиц металлов при лазерной абляции твердых тел в жидкостях наносекундным излучением 2-й гармоники Nd-YAG лазера //Светличный В.А., Изаак Т.И., Бабкина О.В., Шабалина А.В. Известия ВУЗов. Физика. 2009 г., №12/2].

- В-третьих, нанесение модификатора на поверхность осуществляется выдерживанием рабочей поверхности электрода в коллоидном растворе с последующим высушиванием на воздухе при комнатной температуре. Концентрация частиц на поверхности определяется временем выдерживания (для максимального заполнения не превышает 30 минут) и концентрацией частиц в растворе.

Отличительным признаком предложенного способа является использование чистых наночастиц металлов, имеющих сферическую или близкую к сферической форму, размером от 2 до 100 нм (в зависимости от природы металла и условий получения, рисунок 1) и имеющих достаточно узкое распределение по размерам и активную поверхность. Это приводит к образованию монослойного покрытия из наночастиц на рабочей поверхности углеродсодержащего электрода (рисунок 2). В свою очередь, такой тип покрытия в отсутствие дополнительных связывающих веществ обеспечивает максимальный контакт наночастиц модификатора с электродом и позволяет значительно облегчить перенос электронов в системе, что проявляется в каталитическом эффекте применения модифицированных подобным образом электродов при электрохимическом анализе органических веществ.

Предлагаемый способ поясняется схемой (рисунок 3), на которой изображен процесс модифицирования электрода.

(1) Подготовленная поверхность углеродсодержащего электрода (а - контакт; б - тело электрода; в - защитное покрытие; г - рабочая поверхность электрода);

(2) выдерживание в дисперсии наночастиц;

(3) высушивание для удаления растворителя с рабочей поверхности и промывка дистиллированной водой для удаления частиц с нерабочих поверхностей электрода;

(4) повторное высушивание поверхности электрода для удаления остатков воды.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом и включает этапы:

1. Подготовка поверхности углеродсодержащих электродов к нанесению модификатора посредством шлифовки и полировки абразивными материалами, бумагой.

2. Нанесение наночастиц металлов на рабочую поверхность углеродсодержащих электродов проводилось выдерживанием рабочей поверхности индикаторного электрода в дисперсии (водной, спиртовой или др.) наночастиц, концентрацией не менее 0,05 г/л в течение не менее 5 минут. Затем проводилось высушивание на воздухе при комнатной температуре до полного удаления растворителя с поверхности электрода. После высушивания промывкой дистиллированной водой удалялись наночастицы, осевшие на боковых поверхностях электрода.

3. Активация поверхности индикаторного электрода. Для закрепления наночастиц на поверхности углеродсодержащего электрода проводилось однократное сканирование в области потенциалов, определяемой рабочим диапазоном электрода, в фоновом электролите, который впоследствии использовался в анализе (например, при анализе аскорбиновой кислоты в качестве фонового электролита используется 0,1 М серная кислота).

4. Регенерация поверхности индикаторного электрода при необходимости проводится стандартной механической очисткой с использованием абразивных материалов с последующей шлифовкой и полировкой (конкретная технология очистки зависит от типа применяемого углеродсодержащего электрода).

Пример 1

Предварительно подготовленная шлифовкой и полировкой поверхность угольно-пастового электрода выдерживалась в спиртовой дисперсии наночастиц палладия размером от 3 до 70 нм (рисунок 1б) концентрацией 0,2 г/л в течение 10 минут. После высушивания и промывания проводилась активация сканированием в области потенциалов от 2,5 до -1,5 В со скоростью 30 мВ/с в 0,1 М серной кислоте. Далее проводилась съемка циклических вольтамперограмм фонового электролита и раствора аналита - дофамина, 0,005 М, в диапазоне от 0 до+1,0 В со скоростью 30 мВ/с. На рисунке 4 приведены участки ЦВА с пиками дофамина на чистом импрегнированном графитовом электроде и на электроде после модифицирования наночастицами палладия. В присутствии модификатора наблюдается смещение анодного пика на 100 мВ в менее положительную область, катодного - также на 100 мВ в обратном направлении и значительное возрастание токов обоих пиков. Таким образом, при использовании электродов, модифицированных предлагаемым способом, в анализе дофамина значительно упрощается интерпретация полученных данных за счет более четкой формы пиков аналита, а также возрастание токов указывает на возможность более высокой чувствительности анализа дофамина с использованием модифицированного электрода.

Пример 2

Поверхность импрегнированного графитового электрода готовилась шлифовкой и полировкой, после чего модифицировалась 10-минутным выдерживанием в спиртовой дисперсии наночастиц никеля (0,05 г/л) размером от 8 до 30 нм (рисунок 1в) с последующим высушивания при комнатной температуре и промыванием. Далее проводилось активация сканирования потенциала в области от 2,5 до -1,5 В со скоростью 30 мВ/с в 0,1 М серной кислоте. Циклические вольтамперограммы фонового электролита и раствора гидрохинона в фоновом электролите с концентрацией 0,005 М снимались в диапазоне от 0 до+1,0 В со скоростью 30 мВ/с. На рисунке 5 приведены участки ЦВА с пиками гидрохинона на чистом импрегнированном графитовом электроде и на электроде после модифицирования наночастицами никеля.

Наличие модификатора на поверхности приводит к смещению анодного пика на 50 мВ в менее положительную область, катодного - на 100 мВ в обратном направлении. Также наблюдается улучшение формы обоих пиков, что способно облегчить интерпретацию получаемых результатов и возрастание значений токов, что указывает на возможное повышение предела обнаружения и чувствительности метода анализа с использованием электродов, модифицированных предлагаемым способом.

Пример 3

На подготовленную поверхность угольно-компотного электрода наносились наночастицы золота размером от 2 до 25 нм (рисунок 1а) из водной дисперсии концентрацией 0,1 г/л выдерживанием в течение 10 минут. После высушивания на воздухе при комнатной температуре и промывания проводилось сканирование потенциала в области от 2 до -1,5 В со скоростью 10 мВ/с в 0,1 М серной кислоте.

Далее были получены циклические вольтамперограммы фонового электролита и растворов аскорбиновой кислоты в фоновом электролите с различными концентрациями. Съемка проводилась в диапазоне потенциалов от 0 до+1,0 В со скоростью 10 мВ/с.

На рисунке 6 видно, что в отсутствие модификатора на поверхности электрода не наблюдается пик в области потенциалов+0,5 В. Также данный пик отсутствует при получении вольтамперограммы для чистого раствора фонового электролита. Следовательно, появляющийся пик объясняется каталитическим эффектом окисления аскорбиновой кислоты на электроде в присутствии наночастиц золота.

На рисунке 7а приведены ЦВА с пиками окисления аскорбиновой кислоты из растворов различной концентрации на модифицированном электроде на фоне 0,1 М серной кислоты. Заметно увеличение значения тока пика превращения аналита по мере увеличения его концентрации. На рисунке 7б представлена калибровочная зависимость для определения концентрации аскорбиновой кислоты по величине тока. Коэффициент корреляции составил 0,999. Данная зависимость может использоваться для анализа растворов аскорбиновой кислоты вольтамперометрическим методом с использованием углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами золота, полученными методом лазерной абляции.

Пример 4

Наночастицы золота размером от 2 до 25 нм из спиртовой дисперсии концентрацией 0,2 г/л наносились на подготовленную поверхность импрегнированного графитового электрода выдерживанием в течение 10 минут. Далее следовало высушивание на воздухе и промывание. Активация поверхности электрода проводилась сканированием потенциала в области от 2,5 до -1,5 В со скоростью 20 мВ/с: в случае анализа адреналина - в 0,1 М серной кислоте; для анализа глюкозы - в 0,1 М NaOH. Далее были получены циклические вольтамперограммы фонового электролита и растворов аналитов в указанных выше фоновых электролитах. На рисунке 8 приведены полученные ЦВА.

В присутствии модификатора наблюдается появление пика превращения адреналина в области 730 мВ, отсутствующего при использовании немодифицированного электрода, а также появление пика электрохимического превращения глюкозы при 200 мВ, что также нехарактерно для электрода до его модифицирования наночастицами золота. Таким образом, возможно применение модифицированных заявленным способом электродов для вольтамперометрического анализа данных веществ.

Пример 5

На подготовленную поверхность стеклоуглеродного электрода наносились наночастицы платины (от 2 до 25 нм - рисунок 1г) 15 минутным выдерживанием в спиртовой дисперсии, 0,05 г/л. После высушивания и промывания проводилось сканирование потенциала в области от 2,5 до -1,5 В (30 мВ/с) в фоновом электролите - 0,1 М серной кислоте. Далее были получены циклические вольтамперограммы фонового электролита и растворов аскорбиновой кислоты в фоновом электролите с различными концентрациями. в диапазоне от 0 до+1,0 В со скоростью 30 мВ/с. На рисунке 9 приведены ЦВА с пиками аналита на электроде после модифицирования наночастицами платины. Наблюдается пик в области 500 мВ, величина которого зависит от концентрации аналита, следовательно, предлагаемый способ модифицирования углеродсодержащих электродов платиной может быть использован для приготовления электродов для проведения анализа растворов на содержание аскорбиновой кислоты.

Пример 6

На поверхность импрегнированного графитового электрода, предварительно подготовленную полировкой, наносились наночастицы меди (20-100 нм) из спиртовой дисперсии (0,15 г/л) выдерживанием в течение 10 минут. Затем следовало высушивание на воздухе и промывание дистиллированной водой. Для активации поверхности электрода проводилось однократное сканирование потенциала в 0,1 М серной кислоте в области от 2,5 до -1,5 В со скоростью 30 мВ/с. Далее были получены циклические вольтамперограммы фонового электролита и растворов аскорбиновой кислоты в фоновом электролите с разной концентрацией аналита (диапазон от 0 до+1,0 В; скорость 30 мВ/с). На рисунке 10 приведены ЦВА с пиками аналита электроде после модифицирования наночастицами меди.

Как и в предыдущем примере, в данном случае наблюдается пик окисления аскорбиновой кислоты, величина тока которого растет по мере роста концентрации аналита, что указывает на возможность применения модифицированных медными наночастицами электродов в данном анализе.

Способ приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов Au, Pt, Pd, Ni, Cu, отличающийся тем, что модифицирование проводится путем осаждения наночастиц металлов полученных методом лазерной абляции металлических мишеней в чистых растворителях в отсутствие стабилизаторов на рабочую поверхность индикаторного электрода при выдерживании (не менее 5 минут) рабочей поверхности в соответствующей дисперсии (с концентрацией не менее 0,05 г/л) с последующим высушиванием на воздухе при комнатной температуре.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроду для применения в алюминиевом электролизере, содержащему: от 0,01 до 0,75 вес.% добавок металлов, причем добавки металлов выбраны из группы, состоящей из Fe, Ni, Co и W, и их комбинаций; остальным являются TiB2 и неизбежные примеси, причем неизбежные примеси составляют менее 2 вес.% электрода.
Изобретение относится к области обработки промышленных и сточных вод. Способ обеззараживания сточных вод включает их обработку растворами гипохлорита, полученными в электролизере из минерализованных промышленных вод.
Изобретение относится к области энергетики, в частности к способу аккумулирования энергии путем производства кислорода и водорода, необходимых для работы топливных элементов, в периоды спада потребности электроэнергии в энергосистеме на территории предприятия - потребителя электроэнергии.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающему синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы N H 4 + , Na+ или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и прокаливание.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка гексаборида кальция, включающему электролиз солевого расплава, содержащего кальций- и борсодержащие компоненты.
Изобретение относится к способу получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающему анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой и прокаливание.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки отходящих газов. Сущность изобретения: способ и устройство для производства аммиака, подходящего для использования в качестве восстановителя в системах селективного каталитического восстановления (scr), селективного некаталитического восстановления (sncr) или обработки топочных газов.

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната, включающему следующие стадии: а) получение фосгена при взаимодействии хлора с монооксидом углерода, б) взаимодействие полученного на стадии а) фосгена с не менее чем одним монофенолом в присутствии содержащего щелочь водного основания, протекающее с образованием диарилкарбоната и содержащего хлорид щелочного металла отработанного водного раствора, в) отделение и переработка образовавшегося на стадии б) диарилкарбоната, г) отделение остатков растворителя от оставшегося на стадии в) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, до того как раствор, содержащий хлорид щелочного металла, направляют на осмотическую мембранную дистилляцию на стадии д), д) концентрирование по крайней мере части оставшегося на стадии г) раствора, содержащего хлорид щелочного металла, с помощью осмотической мембранной дистилляции, причем в качестве акцептора воды применяют раствор гидроксида щелочного металла, е) электрохимическое окисление по крайней мере части содержащего хлорид щелочного металла раствора со стадии д) с образованием хлора, раствора гидроксида щелочного металла и при необходимости водорода.

Изобретение относится к способу получения водорода из воды, включающему разложение воды на водород и кислород под действием высокочастотного электромагнитного поля.

Изобретение относится к привитому полимеру, имитирующему адгезивный белок мидии, к способу получения привитого полимера, к диспергированным в водной среде наночастицам, коллоидному раствору и контрастному агенту.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.

Изобретение относится к полупроводниковым нитридным наногетероструктурам и может быть использовано для изготовления светодиодов видимого диапазона с длиной волны 460±5 нм.
Изобретение относится к твердым топливам, которые могут быть использованы в энергетических установках и газогенераторах различного назначения. Композиция содержит нитрат аммония марки ЖВ, гуанидиниевую соль динитрамида, ортокарборан, ди-N-оксид-1,3-динитрил-2,4,6-триэтилбензол, смесь микродисперсного порошка алюминия марки АСД-6 и ультрадисперсного порошка алюминия, метилполивинилтетразол и смесевой пластификатор метилполивинилтетразола, состоящий из 1-этил-3-нитро-1,2,4-триазола и 2-этил-3-нитро-1,2,4-триазола.

Изобретение относится к получению порошков металлов газофазным методом. Варианты устройства и способа позволяют получить ультрадисперсный и наноразмерный монопорошок металла.

Изобретение является способом и относится к технологии модификации поверхностных слоев изделий из металлических материалов. Изобретение может быть использовано для модификации поверхности металлообрабатывающего инструмента и деталей машин в инструментальной, сельскохозяйственной, автомобильной, металлургической промышленности и др.
Изобретение относится к области машиностроения, к способам образования защитных покрытий на изделиях, имеющих тонкостенные и толстостенные части и выполненных из стали или титанового сплава.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и представляет собой средство внутриклеточной доставки биологически активного высокомолекулярного соединения, содержащее высокомолекулярное соединение, выбранное из белка сыворотки молока, пептидных фрагментов белка сыворотки молока, белка вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней, термостабильного белка туберкулина, выделенного из микобактерии Mycobacterium bovi, белка M1 вируса гриппа штамма PR8, белка вируса ящура VP1, наночастицы - коллоидный селен, дистиллированную воду, причем компоненты в средстве находятся в определенном соотношении в мас.%.
Изобретение относится к облегченному резинополимерному материалу для изготовления защитной одежды и способу его изготовления. Заявленный материал включает хлорсульфированный полиэтилен, наполнители (каолин, диоксид титана), антипирен (декабромдифенилоксид), вулканизующие агенты (оксид магния, оксид цинка), ускорители вулканизации (тиурам Д, каптакс), дополнительно содержит флуралит (нанополитетрафторэтилен), нанодобавку «Cloisite 30B», полихлоропрен, хлорпарафин-470, трехокись сурьмы, канифоль, смесь нефраса и этилацетата в соотношении 1:1 и текстильную основу - ткань техническую полиэфирную, или ткань хлопкополиэфирную, или стекловолоконную ткань.

Изобретение относится к пористым высококремнеземистым стеклам. Технический результат изобретения заключается в получении пористых стекол в форме массивных изделий толщиной 0,1÷2 мм с размерами кристаллитов 5÷20 нм.
Изобретение относится к конструкционным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении безусадочности, жаропрочности и жаростойкости, в сохранении механической прочности в интервале температур 25-1400°С, повышении долговечности и фазовой стабильности при любом использовании материала в указанном диапазоне температур. Осуществляют предварительный рассев исходного сырья, включающего карбид кремния, нитрид бора и алюминий, подготовку из него шихты, измельчение, механическую активацию и сушку. Алюминий берут в виде ультрадисперсного порошка со средним размером частиц 4 мкм, содержащего 3-10 вес.% наночастиц алюминия размером 100-300 нм. Механическую активацию проводят при ускорении 9-10 g. Вакуумное спекание проводят в интервале температур 1150-1250°C с остаточным давлением 0,05 атм, с последующим высокотемпературным обжигом на воздухе не менее 100 час при температуре 1200-1300°C. 3 пр.
Наверх