RU2442976C2 - Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода - Google Patents

Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода Download PDF

Info

Publication number
RU2442976C2
RU2442976C2 RU2009144161/05A RU2009144161A RU2442976C2 RU 2442976 C2 RU2442976 C2 RU 2442976C2 RU 2009144161/05 A RU2009144161/05 A RU 2009144161/05A RU 2009144161 A RU2009144161 A RU 2009144161A RU 2442976 C2 RU2442976 C2 RU 2442976C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen peroxide
prussian blue
sensitive element
sensor
production
Prior art date
Application number
RU2009144161/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009144161A (ru
Inventor
Аркадий Аркадьевич Карякин (RU)
Аркадий Аркадьевич Карякин
Елена Евгеньевна Карякина (RU)
Елена Евгеньевна Карякина
Иван Александрович Большаков (RU)
Иван Александрович Большаков
Наталья Александровна Ситникова (RU)
Наталья Александровна Ситникова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное Агентство по науке и инновациям
Общество С Ограниченной Ответственностью "Русенс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное Агентство по науке и инновациям, Общество С Ограниченной Ответственностью "Русенс" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное Агентство по науке и инновациям
Priority to RU2009144161/05A priority Critical patent/RU2442976C2/ru
Publication of RU2009144161A publication Critical patent/RU2009144161A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2442976C2 publication Critical patent/RU2442976C2/ru

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода и может быть использовано в аналитической химии, в клинической диагностике, для контроля состояния окружающей среды, в различных областях промышленности. Способ заключается в том, что берлинскую лазурь стабилизируют гексацианоферратом никеля. При этом осуществляют последовательное осаждение берлинской лазури и гексацианоферрата никеля. Способ позволяет создать сенсоры с высокой чувствительностью, селективностью, хорошей воспроизводимостью токового сигнала, т.е. с высокой стабильностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к способу приготовления чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода. В частности, к способу стабилизации берлинской лазури, являющейся электрокатализатором восстановления пероксида водорода, гексацианоферратом никеля.
Определение пероксида водорода является важной аналитической задачей для клинической диагностики, контроля состояния окружающей среды и в различных областях промышленности. Его содержание необходимо определять в грунтовых водах и атмосферных осадках, куда он попадает в результате выбросов промышленности и атомных станций, а также в пищевой промышленности.
На сегодняшний день наиболее эффективным чувствительным элементом для определения пероксида водорода является берлинская лазурь - гексацианоферрат (II) железа (III) [1]. Инертные электроды (платина, золото, стеклоуглерод), модифицированные берлинской лазурью, находят широкое применение при конструировании сенсоров на пероксид водорода и биосенсоров, содержащих иммобилизованные оксидазы в качестве биочувствительного элемента [1].
При взаимодействии пленки берлинской лазури и определяемого пероксида водорода происходит разложение последнего до гидроксид-иона OH-. При малых концентрациях пероксида водорода его влияние на свойства сенсора незначительно. Однако при проведении непрерывных измерений может образовываться значительное количество гидроксид-ионов, которое приводит к постепенному растворению покрытия берлинской лазури с поверхности электрода. Для проведения непрерывного мониторинга содержания пероксида водорода необходимы сенсоры, которые наряду с высокой чувствительностью и селективностью обладают хорошей воспроизводимостью токового сигнала, то есть имеют высокую стабильность.
Сущность изобретения состоит в следующем:
- предложен способ совместного осаждения чувствительного элемента (берлинской лазури) и стабилизатора (гексацианоферрата никеля) на поверхность электрода для изготовления высокостабильного сенсора на пероксид водорода;
- предложен способ последовательного осаждения чувствительного элемента (берлинской лазури) и стабилизатора (гексацианоферрата никеля) на поверхность электрода для изготовления высокостабильного сенсора на пероксид водорода.
Пример 1
Электрохимический способ совместного осаждения берлинской лазури и гексацианоферрата никеля на поверхность электрода
Совместное электроосаждение гексацианоферрата никеля и берлинской лазури проводили в потенциодинамическом режиме, при развертке подаваемого на рабочий электрод потенциала от 0 до +0.75 В, скорость развертки потенциала составляла 50-100 мВ/с, в течение 5-20 циклов. Синтез проводили в трехэлектродной ячейке, содержащей рабочий электрод, хлоридсеребряный электрод сравнения и стеклоуглеродный вспомогательный электрод. Ростовой раствор содержал 1 мМ K3[Fe(CN)6] и x мМ NiCl2 и (1-х) мМ FeCl3 (x от 0,1 до 0,9) в фоновом электролите состава 0.1 М KCl, 0.1 М HCl.
Затем электроды циклировали в диапазоне потенциалов от 0 до +1 В в фоновом электролите состава 0.1 М KCl, 0.1 М HCl при скорости развертки потенциала 40 мВ/сек в течение 20 циклов. После чего электроды подвергали термической обработке при 100°C в течение 1 часа и охлаждали до комнатной температуры.
В фигуре 1 представлено сравнение зависимостей тока от времени в постоянном потоке 1·10-3 М H2O2 для сенсоров с чувствительными элементами на основе берлинской лазури и берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля путем совместного осаждения из растворов солей. Для смешанного покрытия удалось понизить константу инактивации каталитического покрытия почти на порядок величины - она составила 5·10-3 мин-1 по сравнению с 45·10-3 мин-1 для берлинской лазури. В режиме постоянного потока пероксида водорода к поверхности электрода за 20 минут сенсор со стабилизированным чувствительным элементом теряет менее 10% величины начального сигнала, в то время как сенсор на основе берлинской лазури теряет более 35% величины сигнала за 10 минут.
Пример 2
Электрохимический способ последовательного осаждения берлинской лазури и гексацианоферрата никеля на поверхность электрода
Последовательный электросинтез каталитических слоев берлинской лазури и стабилизирующих слоев гексацианоферрата никеля проводили в различных трехэлектродных ячейках. Одна из ячеек содержала ростовой раствор для синтеза гексацианоферрата никеля: 1 мМ K3[Fe(CH)6] и 1 мМ NiCl2 в фоновом электролите состава 0.1 М KCl, 0.1 М HCl. Вторая ячейка содержала раствор для электросинтеза берлинской лазури, концентрации солей изменяли в пределах 0,5-4 мМ как для FeCl3, так и для K3[Fe(CH)6]. Электрохимическое осаждение покрытия гексацианоферрата никеля проводили в потенциодинамическом режиме, при развертке потенциала от 0 до +0.75 В, скорость развертки потенциала составляла 50-100 мВ/с, в течение 1-5 циклов. Электроосаждение берлинской лазури проводили в потенциодинамическом режиме, при развертке потенциала от +0,4 до +0.75 В, скорость развертки потенциала составляла 10-20 мВ/с, в течение 1-5 циклов. После осаждения одного из соединений электрод ополаскивали дистиллированной водой и переносили в другую ячейку для последующего нанесения другого соединения. Общее число слоев в чувствительном элементе сенсора составляло от 2 до 20.
Стадии обработки электродов после окончания электросинтеза аналогичны описанным в примере 1.
Из фигуры 2 видно, что для сенсора с чувствительным элементом на основе покрытия берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля путем последовательного электроосаждения, сигнал стабилен в течение 1 часа и более, в то время как в случае сенсора с нестабилизированным чувствительным элементом за 10 минут теряется более 35% начальной величины сигнала. Удалось понизить константу инактивации каталитического покрытия берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля путем последовательного электроосаждения, на четыре порядка величины: для него константа составила 5·10-6 мин-1, в то время как для берлинской лазури - 4,5-10·-2 мин-1.
Все характеристики сенсоров получены из экспериментов, проводившихся в проточно-инжекционном режиме тестирования в фосфатном буфере (0.1 М KCl, 0.1 М KH2PO4, рН=6,0). Скорость потока раствора буфера - 0.25 мл/мин. Рабочий потенциал 0 В отн. Ag/AgCl/1 M KCl.
Литература
1. Arkady A. Karyakin, Prussian Blue and Its Analogues: Electrochemistry and Analytical Applications. Electroanalysis (2001), 13, 813-19.

Claims (2)

1. Способ приготовления чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности чувствительного элемента, берлинскую лазурь стабилизируют гексацианоферратом никеля.
2. Способ приготовления чувствительного элемента по п.1, отличающийся тем, что для увеличения стабильности чувствительного элемента используют последовательное осаждение берлинской лазури и гексацианоферрата никеля.
RU2009144161/05A 2009-11-30 2009-11-30 Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода RU2442976C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144161/05A RU2442976C2 (ru) 2009-11-30 2009-11-30 Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144161/05A RU2442976C2 (ru) 2009-11-30 2009-11-30 Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009144161A RU2009144161A (ru) 2011-06-10
RU2442976C2 true RU2442976C2 (ru) 2012-02-20

Family

ID=44736230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144161/05A RU2442976C2 (ru) 2009-11-30 2009-11-30 Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2442976C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580288C2 (ru) * 2013-04-29 2016-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Русенс" Способ изготовления микробиосенсора для определения глюкозы или лактата
RU2682568C1 (ru) * 2017-11-03 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ определения концентрации пероксида водорода в растворе
RU2703316C1 (ru) * 2018-11-29 2019-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ изготовления высокостабильного покрытия сенсора на пероксид водорода

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6042714A (en) * 1997-05-02 2000-03-28 National Science Council Method and chemical sensor for determining concentrations of hydrogen peroxide and its precursor in a liquid
JP2007071720A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Permelec Electrode Ltd 過酸化水素還元電極、これを用いるセンサー及び過酸化水素濃度測定方法
RU2006110364A (ru) * 2006-03-31 2007-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РУСЕНС"(RU) Датчики на пероксид водорода на основе планарных электродов, модифицированных гексацианоферратом железа
JP2008046001A (ja) * 2006-08-16 2008-02-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology センサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6042714A (en) * 1997-05-02 2000-03-28 National Science Council Method and chemical sensor for determining concentrations of hydrogen peroxide and its precursor in a liquid
JP2007071720A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Permelec Electrode Ltd 過酸化水素還元電極、これを用いるセンサー及び過酸化水素濃度測定方法
RU2006110364A (ru) * 2006-03-31 2007-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РУСЕНС"(RU) Датчики на пероксид водорода на основе планарных электродов, модифицированных гексацианоферратом железа
JP2008046001A (ja) * 2006-08-16 2008-02-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology センサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580288C2 (ru) * 2013-04-29 2016-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Русенс" Способ изготовления микробиосенсора для определения глюкозы или лактата
RU2682568C1 (ru) * 2017-11-03 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ определения концентрации пероксида водорода в растворе
RU2703316C1 (ru) * 2018-11-29 2019-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ изготовления высокостабильного покрытия сенсора на пероксид водорода

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009144161A (ru) 2011-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mo et al. Cobalt and copper hexacyanoferrate modified carbon fiber microelectrode as an all‐solid potentiometric microsensor for hydrazine
Głab et al. Metal-metal oxide and metal oxide electrodes as pH sensors
Jayasri et al. Amperometric determination of hydrazine at manganese hexacyanoferrate modified graphite–wax composite electrode
Rahman et al. Development of Creatine sensor based on antimony-doped tin oxide (ATO) nanoparticles
Lin et al. Determination of hydrogen peroxide by utilizing a cobalt (II) hexacyanoferrate‐modified glassy carbon electrode as a chemical sensor
Yang et al. Electrochemical deposition of Prussian blue from a single ferricyanide solution
Safavi et al. Highly improved electrocatalytic behavior of sulfite at carbon ionic liquid electrode: Application to the analysis of some real samples
RU2442976C2 (ru) Способ приготовления высокостабильного чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода
Pedrosa et al. Acetylcholinesterase Immobilization on 3‐Mercaptopropionic Acid Self Assembled Monolayer for Determination of Pesticides
Pournaghi-Azar et al. Palladized aluminum electrode covered by Prussian blue film as an effective transducer for electrocatalytic oxidation and hydrodynamic amperometry of N-acetyl-cysteine and glutathione
JP6534264B2 (ja) 溶存水素濃度の測定方法
Shi et al. Amperometric Sensor for Hydroxylamine Based on Hybrid Nickel‐Cobalt Hexacyanoferrate Modified Electrode
Eftekhari Electrocatalysis and amperometric detection of hydrogen peroxide at an aluminum microelectrode modified with cobalt hexacyanoferrate film
Kumar et al. Amperometric sensor for the determination of ascorbic acid based on cobalt hexacyanoferrate modified electrode fabricated through a new route
Islam et al. The Measurement of Mixed Potentials Using Platinum Decorated Nanoporous Gold Electrodes
Salimi et al. Disposable amperometric sensor for neurotransmitters based on screen-printed electrodes modified with a thin iridium oxide film
El‐Maali et al. Square‐Wave Stripping Voltammetry of Uranium (VI) at the Glassy Carbon Electrode. Application to Some Industrial Samples
Jahani Electrocatalytic determination of levodopa in presence of cabergoline using carbon paste electrode modified with graphene quantum dots/2-chlorobenzoyl ferrocene/ionic liquid
Razmi et al. Electrochemical behavior of iodide at a nickel pentacyanonitrosylferrate film modified aluminum electrode prepared by an electroless procedure
Shankaran et al. Mechanically immobilized copper hexacyanoferrate modified electrode for electrocatalysis and amperometric determination of glutathione
Pang et al. A novel urea amperometric biosensor based on secretion of carnation petal cells modified on a graphite-epoxy composite electrode
Salles et al. Hydrogen peroxide monitoring in photo-Fenton reactions by using a metal hexacyanoferrate modified electrode
Kumar et al. Electrocatalytic oxidation of sulfite on a nickel aquapentacyanoferrate modified electrode: Application for simple and selective determination
Kusior et al. Electrochemical sensors based on TiO2–Fe2O3 coupled system
Eremenko et al. Planar thiol-sensitive sensor elements for the determination of butyrylcholinesterase activity and analysis of its inhibitors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131201