Ионные жидкости в ионометрии и вольтамперометрии

• Автор: Чернышёв, Денис Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА I. Свойства ионных жидкостей и их использование в

электрохимических сенсорах

1.1. Электрохимические свойства ионных жидкостей

1.2. Пластифицирующие свойства ионных жидкостей и синтез проводящих полимеров

1.3. Композиционные материалы на основе ионных жидкостей и углеродных нанотрубок

1.4. Ионные жидкости в ионометрии

1.5. Ионные жидкости в вольтамперометрии

1.6. Газовые сенсоры на основе ионных жидкостей

ГЛАВА II. Методы определения соединений с поверхностно-активными

свойствами
ГЛАВА III. Методы определения катехоламинов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА IV. Реагенты, растворы, аппаратура и техника эксперимента
IV. 1. Реагенты и растворы
IV.2. Приготовление мембран и конструкция ионселективных
электродов
IV.3. Приготовление графитовых паст и модифицированных планарных электродов
IV.4. Аппаратура и техника эксперимента
IV.4.1. Измерение электродного потенциала
IV.4.2. Циклическая вольтамперометрия с планарными электродами
ГЛАВА V. Изучение ионных жидкостей в качестве активных компонентов и
пластификаторов мембран ионселективных электродов
V.l. Мембраны на основе ионных жидкостей с катионом замещенного имидазолия
V.I.I. Мембраны, пластифицированные ионными жидкостями
VA.2. Мембраны, пластифицированные о-нитрофенилоктиловым эфиром и содержащие ионную жидкость
V.2. Мембраны на основе ионной жидкости с катионом замещённого
фосфония
V.2.I. Мембраны, пластифицированные ионной жидкостью
V.2.2. Мембраны, пластифицированные о-нитрофенилоктиловым
эфиром и содержащие ионную жидкость
V.2.3. Мембраны, пластифицированные ионной жидкостью и
содержащие нейтральные переносчики
V.2.4. Мембрана, пластифицированная ионной жидкостью и содержащая арилборную кислоту
ГЛАВА VI. Миниатюризация разработанных ионселективных электродов
ГЛАВА VII. Практическое применение разработанных ионселективных
электродов
VII. 1. Определение поверхностно-активных веществ в стандартных
образцах
VII.2. Определение цетилпиридиния в водопроводной воде
VII.3. Определение додецилсульфата в моющих средствах
VII.4. Определение остаточных количеств додецилсульфата в воде после использования моющих средств
VII.5. Определение критической концентрации мицеллообразования бромида цетилпиридиния
ГЛАВА VIII. Модифицированные планарные электроды для
вольтамперометрического определения катехоламинов
VIII. 1. Планарные электроды, модифицированные композициями на
основе ионных жидкостей
VIII. 1.1. Гели на основе ионных жидкостей, полимеров и графита
для модифицирования планарных электродов
VIII. 1.2. Пасты на основе ионных жидкостей и графита для
модифицирования планарных электродов
VIII. 1.2.1. Выбор условий эксперимента
VIII. 1.2.2. Влияние природы ионной жидкости на работу
модифицированного электрода
VIII. 1.3.Оптимизация состава модифицирующей композиции
VIII. 1.3.1. Введение в состав пасты замещенного
фталоцианина Со (III)
VIII. 1.3.2. Введение в состав пасты катионообменника
Nafion
VIII.2. Практическое приложение разработанных электродов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность работы. В последние годы наметилось повышенное внимание исследователей к поиску новых индивидуальных веществ и разнообразных композиционных материалов, обладающих комплексом физико-химических свойств, позволяющих разрабатывать новые подходы к определению различных веществ в широком круге объектов. Особый интерес с этой точки зрения вызывают ионные жидкости (ИЖ) - расплавы солей, жидкие при комнатной температуре. Уникальность ИЖ как индивидуальных соединений обусловлена комплексом таких свойств, как сочетание гидрофобности и ионного характера, термической устойчивости и высокой электропроводности, причём подбор катиона и аниона позволяет регулировать данные свойства в широких пределах. Негорючесть, пренебрежимо малое давление паров и высокая гидрофобность ИЖ практически исключает их попадание в окружающую среду; нетоксичность обусловливает принадлежность ИЖ к классу растворителей, отвечающих современным экологическим требованиям, что позволяет использовать их в «зелёной» химии.
В последнее десятилетие отмечен возрастающий интерес к данному классу веществ, чаще появляются публикации, посвящённые использованию ИЖ в органическом синтезе, катализе, электрохимии, при разработке новых композиционных материалов. В то же время примеры использования ИЖ в аналитической химии, особенно при создании электрохимических сенсоров, весьма немногочисленны. В связи с этим актуальным представляется исследование возможностей и ограничений данного класса соединений при разработке сенсорных систем для электроаналитической химии.
Наиболее перспективными, на наш взгляд, являются ионообменные свойства ИЖ и их способность пластифицировать полимерные материалы -такое сочетание позволяет прогнозировать привлекательность ИЖ как компонентов пластифицированных мембран ионселективных электродов (ИСЭ). В то же время ионная проводимость в комплексе с экстракционной

При реализации пленочных мембран возможны различные варианты конструкций электродов. Особое внимание привлекают твердотельные датчики (твердоконтактные ИСЭ), в которых отсутствует жидкостная система внутреннего электрода сравнения, а ионочувствительная мембрана наносится на соответствующий токопроводящий материал (медь, алюминий). Данная конструкция ИСЭ характеризуется компактностью, удобством при хранении и эксплуатации, возможностью быстрой смены или обновления электродноактивного слоя по сравнению с обычными пленочными и тем более жидкими мембранными электродами [144-150]. В ряде работ авторы используют в качестве токоотвода модифицированный тефлоном графит [151-153]; иногда в качестве промежуточного слоя между токоотводом и мембраной используют проводящие полимеры (полипиррол) [153]. В качестве электродноактивного компонента мембран твердоконтактных ИСЭ выступает, как правило, ассоциат определяемого иона с гидрофобным противоионом [140,144-146]. Недостатком твердоконтактных электродов является сильно выраженный «эффект памяти» после измерения потенциала в присутствии мешающего иона [140], а также плохая воспроизводимость потенциала, ограничивающая их использование для прямой потенциометрии [149]. Очевидно, отсутствие внутреннего раствора сравнения, обеспечивающего постоянство активности потенциалопределяющего ионы в фазе мембраны, приводит к нестабильности потенциала и плохой воспроизводимости получаемых результатов.
Стоит отметить, что большинство описанных ИСЭ характеризуются недостаточной воспроизводимостью потенциала, что не позволяет проводить прямое потенциометрическое определение ионогенных ПАВ - гораздо чаще проводится потенциометрическое титрование. Использование в качестве ЭАК ионообменников также не позволяет создавать ИСЭ с высокой специфичностью. Поскольку свойства ИСЭ тесно связаны с составом мембраны, целесообразно продолжить поиск новых мембранных композиций,