Разработка универсального электрохимического детектора органических соединений на основе алмаза допированного бором (BDD)

Оглавление 1. Введение 2. Цель работы 3. Обзор литературы 1. Свойства BDD 2. Синтез BDD 3. Загрязнение поверхности 3.4 Электрохимические характеристики 3.5 Гидразины 1.Химические свойства гидразинов 5.2 Методы определения гидразина 1.Спектрофотометрическое определение НДМГ 3.Электрохимические методы 3.6 Амперометрия 11 4. Экспериментальная часть 4.1 Используемые материалы и реактивы 2. Оборудование 12 4.3 Ход эксперимента 5. Результаты и обсуждения 5.1 Анализ полученных данных 6. Выводы 7. Список литературы 1. Введение С развитием ракетной промышленности возникла проблема загрязнения окружающей среды гидразином и его производными.

Одной из задач аналитической химии является разработка методик обнаружения этих опасных веществ в природных объектах.

В этой области наиболее продуктивными являются хромотографические методы, однако, возникла проблема совместного определения гидразин-производных из-за отсутствия универсального детектора. Новый электродный материал – допированный бором алмаз ввиду его привлекательных свойств, вполне возможно, может использоваться как электрохимический детектор. Электроды BDD имеют превосходные механические свойства, чрезвычайную химическую стабильность, хорошую электрическую проводимость, большое окно потенциала в водных электролитах (приблизительно-1.35 к 2.3 V). [1] Широкое окно потенциалов позволяет использовать BDD для определения веществ, детектирование которых электрохимическими методами ранее считалось невозможным, поскольку на других электродах при высоких потенциалах наблюдается разложение растворителя или поверхностные реакции на самом электроде.

Допированный бором алмаз (BDD) является многообещающим электродным материалом, для обнаружения электроактивных веществ, окисление которых происходит в высоких положительных потенциалах. 2.

Цель работы

Цель работы Разработка универсального электрохимического детектора на основе допированного бором алмаза на примере определения гидразина. 3.

Обзор литературы

Обзор литературы. Допированный бором алмаз был синтезирован как полупроводник, однако из-за высокой электропроводности оказался непригоден для электроники.

Изучение BDD (Boron- Doped Diamond) как электродного материала началось совсем недавно, и работ, посвященных изучению электрохимических свойств BDD не много.

Это перспективная область изучения для электрохимии.[2] 1.

Свойства BDD

Свойства BDD Электроды BDD обладают превосходными механическими свойствами, чрезвычайной химической стабильностью, а так же химической инертностью, что делает электрод, изготовленный из этого материала, прочным и долговечным. Возможны лишь механические необратимые повреждения рабочей поверхности электрода, однако при бережном обращении их легко избежать.[8] 2.

Синтез BDD

[2] 3.4 . Присутствие кислорода на алмазной поверхности имеет существенное влиян... [2] Завершение поверхности электродов BDD может быть разнообразным. У ... А – частичное формирование изолирующей адсорбционной пленки, В – форми... Считается, что алмазная поверхность закончена водородом. Однако, после...

Электрохимические характеристики

Электрохимические характеристики. Допированный бором алмаз обладает высокой электронной проводимостью, б... является концентрация допанта. В зависимости от нее BDD может обладать... [7] Однако, много факторов влияет на его электрохимическое поведение. ... Самым влиятельным фактором на электрические и электрохимические свойст...

Гидразины

Для почвы уровень ПДК не установлен, однако существует так называемый ... Несимметричный диметилгидразин является высокотоксичным соединениям, о... Ряд изменений претерпевает кровь. [9] Гидразин и его производные - чрезвычайно токсичные соединения по о... 3.5.1..

Химические свойства гидразинов

Гидразин (NH2-NH2) представляет собой вещество, молекула которого соде... Химические свойства гидразинов. Особенность гидразина - его сильнейшие восстановительные свойства, что... [12] Производные гидразина можно разделить на моно ди три- и тетразаме...

Методы определения гидразина

Методы определения гидразина. Для определения более высоких концентраций НДМГ (0,02– 10,0 мкг/мл) в ... Количественно НДМГ в различных объектах окружающей среды чаще всего оп... В последнее время все большее развитие приобретают тест-методы анализа... При определении НДМГ в воздухе предлагаемый вариант пробоподготовки за...

Спектрофотометрическое определение НДМГ

В качестве реагентов для определения НДМГ использовались альдегиды аро... Максимумы поглощения наблюдались при 400, 370, 390, 380 нм для гидразо... Спектрофотометрическое определение НДМГ. Длину волны поглощения диметилгидразонов определяли по спектрам, получ...

Электрохимические методы

Фоновым раствором обычно является 0,1 М серная кислота. Для получения ... Одним из преимуществ электрохимических методов анализа в случае опреде... [10] 3.6 . Электрохимические методы.

Амперометрия

В большинстве случаев в ходе эксперимента на единичном рабочем электро... . 4. Сущность метода амперометрии состоит в измерении тока окисления или во... Наблюдаемый ток оказывается пропорционален либо объёмной концентрации ...

Экспериментальная часть

Экспериментальная часть 4.1

Используемые материалы и реактивы

Используемые материалы и реактивы Все эксперименты проводились в дистиллированной воде. Использованные в работе неорганические соли (ч.д.а.) приобретены в Реахим (Россия) и Sigma (Германия). Для нейтрализации буфера использовали гидроксид калия фирмы LACHEMA (Чехия). Используемый в работе раствор: буфер (0.05 M KH2PO4) (pH 7.4) 4.2.

Оборудование

Все потенциалы, приводимые в работе, даны относительно хлорсеребряного... Для тестирования амперометрического сенсора использовали потенциостат ... Рабочий электрод (допированный бором алмаз), был закреплен напротив со... Электрический контакт был установлен к медной фольге, через основание ... На рисунке представлена трехэлектродная ячейка для проточноинжекционно...

Ход эксперимента

Ход эксперимента. Перед каждым измерением проводилась предобработка поверхности электрод... Затем ячейка подключалась к потециостату, и на рабочий электрод подава... Измерение откликов окисления проводилось в проточно-инжекционном режим... 5.

Результаты и обсуждения

Полученные данные представлены в таблице1. Электрод прекрасно детектирует пики как для низких, так и для относите... Замечательным является то, что пики отличаются хорошей воспроизводимос... Результаты и обсуждения. Пример классического электрохимического отклика представлен на рисунке...

Анализ полученных данных

Из графика хорошо видно, что наименьший дрейф фона наблюдается при пот... Неплохие результаты показаны при потенциалах 1.8 и 1.9. Рис.5 Градировочный график для различных потенциалов. Величина отклика максимальна так же при этом потенциале. При этом погрешность измерений при данном потенциале не превышает 7%.

Список литературы

Список литературы : 1. Rabah Boukherroub, Xavier Wallart, Sabine Szunerits “Photochemical oxidation of hydrogenated boron-doped diamond surfaces” Electrochemistry Communications 2005 2. Sabine Szunerits, Michel Mermoux, Alexandre Crisci “Raman Imaging and Kelvin Probe Microscopy for the Examination of the Heterogeneity of Doping in Poly crystalline Boron-Doped Diamond Electrodes” J. Phys. Chem 2006 3. Sabine Szunerits, Naoto Shirahata, Paolo Actis “Photografting and patterning of oligonucleotides on benzophenone-modified boron-doped diamond ” The Royal Society of Chemistry 2007 4. Paolo Actis, Mael Manesse, Carolina Nunes-Kircher “Localized electropolymerization on oxidized boron-doped diamond electrodes modified with pyrrolyl units” , journal Owner Societies 2006 5. Elodie Fortin, Eric Vieil, Pascal Mailley, Sabine Szunerits “Experimental and Theoretical Investigations on the Adsorption of 2-deoxyguanosine Oxidation Products at Oxidized Boron-Doped Diamond Electrodes” Analytical Chemistry 2007 6. Elodie Fortin, Jorome Chane-Tune “Nucleosides and ODN electrochemical detection onto boron doped diamond electrodes” Bioelectrochemistry 2004 7. Sabine Szunerits, a,*,z Mael Manesse, a Paolo Actis, “Influence of the Surface Termination of Boron-Doped Diamond Electrodes on Oxygen Reduction in Basic Medium” The Electrochemical Society 2007 8. Sabine Szunerits , Charafeddine Jama, Yannick Coffinier “Direct amination of hydrogen-terminated boron doped diamond surfaces” Electrochemistry Communications 2006 9. М.И. Евгеньев «Тест-методы и экология» Соросовский образовательный журнал 1999 10. Гормонов С.Ю, Р.Н. Исмаилова «Хроматографическое определение аминов и гидразинов в воздухе и сточных водах» Журнал аналитической химии 2000 11. Sulbha Amlathe and V. K. Gupta Spectrophotometric Determination of Trace Amounts of Hydrazine in Polluted Water ANALYST 1988 12. Одрит Л Огг Б. «Химия гидразина» Наука 1954 13. Greg E. Collins and Susan L. Rose-Pehrsson «Fluorescent Detection of Hydrazine, Monomethylhydrazine, and 1,1 Dimethylhydrazine by Derivatization With Aromatic Dicarbaldehydes» Analyst 1994.