Ковалентная и электростатическая иммобилизация органических реагентов к полимерной и гелевой матрицам и чувствительные элементы на их основе

• Автор: Шереметьев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 226 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Глава I. ОРГАНИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ В ОПТИЧЕСКИХ СЕНСОРАХ И ТЕСТМЕТОДАХ, ОПТИЧЕСКИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

1.1. Используемые реагенты и типы сенсоров.

1 2. Ограничения практического применения оптических

сенсоров и тестсредств

Глава 2. СПОСОБЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ НА ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦАХ

2.1. Ковалентная иммобилизация и сборка на поверхности

2.2. Электростатическая иммобилизация.

2.3. Адсорбционная иммобилизация

2.4. Свойства органических реагентов в иммобилизованном состоянии

Глава 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ.
3.1. Разновидности устройств оптических сенсоров
3.2. Тестсредства с иммобилизованными реагентами.
3.3. Области применения иммобилизованных органических реагентов.
3.4. Общие требования к оптическим сенсорам и тестсредствам
и метрологическая оценка результатов определений
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Глава 4. РЕАГЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
4.1. Реагенты и растворы
4.2. Изготовление твердых матриц на основе полистирола
4.2.1. Изготовление мембран из гранулированного полистирола
4.2.2. Подготовка поверхности полистирольных матриц к иммобилизации.
4.2.3. Сборка молекул реагентов на поверхности аминополистирола.
4.2.4. Ковалентная и электростатическая иммобилизация на поверхности аминополистирола и его производных
4.2.5. Синтез модельных соединений и реагентов, применяемых для сборки аналитических реагентов на поверхности полистирольной матрицы
4.3. Изготовление отвержденных гелевых матриц на основе желатина
4.3.1. Подготовка желатиновых матриц к иммобилизации
4.3.2. Иммобилизация органических реагентов в массив слоя желатинового геля.
4.4. Аппаратура и измерения
4.5. Способы обработки экспериментальных данных
Глава 5. КОВАЛЕНТНАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ К ПОЛИМЕРНЫМ
МАТЕРИАЛАМ ИЗ ПОЛИСТИРОЛА.
5.1. Изготовление матриц из полистирола и способы иммобилизации органических реагентов
5.1.1. Характеристика полимерных материалов и критерии выбора полистирола
5.1.2. Выбор метода изготовления подложек.
5.1.3. Подготовка поверхности полистирольных матриц к иммобилизации реагентов.
5.1.4. Оценка толщины поглощающего слоя иммобилизованных реагентов.
5.1.5. Восстановление нитрополистирола до аминополистирола и его диазотирование
5.1.6. Способы иммобилизации органических реагентов к
ам инопол истиролу.
5.1.7. Выбор и синтез модельных соединений и соединений применяемых для сборки реагентов на поверхности полистирольной мембраны.
5.2. Свойства органических реагентов, иммобилизованных на
поверхность полистирола
5.2.1. Исследование комплексообразующих и оптических свойств свободных и иммобилизованных реагентов.
5.2.2. Динамические свойства чувствительных элементов с иммобилизованными реагентами.
5.3. Аналитические свойства иммобилизованных реагентов и
применение чувствительных элементов с матрицей из полистирола.
Глава 6. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ ОРГАНИ
ЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ К ПОЛИМЕРНЫМ МАТРИЦАМ
ОТВЕРЖДЕННОГО ЖЕЛАТИНОВОГО ГЕЛЯ.
6.1 Характеристика материала и критерии выбора желатина
6.2. Изготовление полимерных матриц на основе желатина
6.2.1. Подготовка полимерных матриц на основе желатина к иммобилизации.
6.2.2. Способы иммобилизации органических реагентов в массив желатинового геля
6 3. Свойства желатинового геля с иммобилизованными реагентами
6.4. Необратимые реакции в желатиновом геле.
6.4.1. Реакции диазотирования и азосочетания
6.4.1.1. Оптические свойства иммобилизованных азосоединений.
6.4.1.2. Кинетические особенности диазотирования и азосочетания в геле
6.4.1.3. Аналитические свойства необратимых чувствиитель
ных элементов.
6.4.2. Реакция осаждения в желатиновом геле.
6.5. Обратимые реакции в желатиновом геле
6.5.1. Реакции комплексообразования.
6.5.1.1. Оптические свойства иммобилизованных реагентов.
6.5.1.2. Кинетические особенности комплексообразования в
6.5.1.3. Аналитические свойства обратимых чувствительных
элементов, основанных на реакции комплексообразования
6.5.2. Чувствительные элементы, основанные на реакции разрушения комплексов.
6.5.2.1. Оптические свойства иммобилизованных реагентов.
6.5.2.2. Кинетические особенности разрушения комплексов в геле
6.5.2.3. Аналитические свойства чувствительных элементов, основанных на реакции разрушения комплекса
Глава 7. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
7.1. ЧЭ на основе полистирольных матриц
7.2. ЧЭ на основе желатинового геля
7.2.1. Необратимые чувствительные элементы, основанные
на реакциях азосочетания
7.2.2. Необратимые реакция осаждения никеля в желатиновом геле в виде гексацианоферрата II
7.2.3. Обратимые реакции комплексообразования в желатиновой матрице.
7.2.4. Реакция разрушения комплекса в желатиновой матрице
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Обычно используют смеси индикаторов, для увеличения широты интервала определяемых значений и лучшей цветовой контрастности. ОС, основанные на реакциях окислениявосстановления В основе таких ОС лежат реакции, сопровождающиеся перераспределением электронов между реагирующими веществами с образованием цветового эффекта. Цветовой эффект обусловлен изменением окраски самого определяемого вещества, или окислительновосстановительного индикатора в восстановленной, или окисленной форме 2. Полианилин, образующийся при реакции анилина с озоном в данной работе также может выступать в качестве окислительновосстановительного индикатора. Так, в работе ОС на основе полианилиновой пленки применили для определения аскорбиновой кислоты. Линейный ответ данного сенсора наблюдается для концентраций 0, мгл при времени реакции 6 мин и для мгл при 2 мин. ОС с иммобилизованными вариаминовым синим и яаминоиметоксидифениламином предложены для определения селенитов в воде . ОС на основе окислительновосстановительных реакций в большинстве случаев базируются на соединениях имеющих хинониминовую или индофенольную группировку, или приобретающих ее в ходе реакции, а также на комплексах переходных металлов, которые имеют различную окраску, зависящую от степени окисления координирующего атома 2
ОН ге
ОС, основанные на реакциях колшексообразования Комплексообразование широко используется в ОС и тестметодах на ионы металлов и неорганические анионы, реже в методах определения органических веществ ,. Применяемые комплексообразующие реагенты относятся к самым различным классам органических соединений азосоединениям , краунэфирам V, криптандам VI, подандам VII, каликсаренам VIII, соединениям, содержащим эксимерные образования IX или просто хелатирующим соединениям различных классов X . ЧЭ. К таким реагентам относятся арсеназо III ,, и хлорфосфоназо III , предложенные для определения иЧ и СаН в воде. Дитизон, иммобилизованный, на триацетилцеллюлозной мембране предложен в работе для определения СиН. Авторы утверждают, что данный ОС имеет предел обнаружения нгмл, причем линейный ответ сенсора наблюдается в интервале нгмл при нм. Определению не мешают высокие концентрации РЬН, М, СаН, ВаИ, 7 Н, СоШ, МпН, СбИ, В1Ш, РеШ и А1Ш, но сильно мешают ионы I, влияние которых устраняется введением иодида как маскирующего агента. Электростатически иммобилизованный комплекс 2,9диметил1,фенантролина с СиН предложен в работе для определения 0 в газовой фазе с пределом обнаружения до 0,2 ррт. Линейный ответ данного оптоволоконного сенсора наблюдается в интервале ррт. Нитриты, Н2О2 и пероксинитриты определению 0 не мешают. Селективность определения 0 по отношению к О2 составила , к 1 и к СО. ОС на МбИ, основанный на 7диэтиламино,4этилендиоксибензоилкумарине, иммобилизованном в полимерной матрице, предложен в работе . Чувствительность данного необратимого сенсора достаточна для определения содержания магния в природных и питьевых водах. XI
1ЧС
н8Н
Хлоридселективный ОС предложен в работе . Гхромоионофоре 9диметиламинобутил1,диоксо2,диоксанонадецилфенилиминобензофеноксазине. Избирательность этого ОС весьма высока. Определению хлорида не мешают тиоцианат, салицилат, нитрат и перхлорат. Для спектрофотометрического определения никеля в водных растворах с пределом обнаружения 0, мкгмл предложен ОС на основе иммобилизованного бром2пиридилазо5диэтиламинофенола Линейный зависимость сигнала от концентрации наблюдается в интервале 0,1 мкгмл. В ОС и тестсредствах на катионы металлов чаще всего применяют такие же органические реагенты, как и в обычном спектрофотометрическом анализе . Так для определения НП и Сс1И применяют дитизонат цинка ,, для А1 дитизонат меди , для РЬП галлоцианин , для Со II 1нитрозо2нафтол . Данные ОС и тестсредства наиболее часто используют при определении нитритов и нитратов, после предварительного восстановления последних до нитритов. Невозможно перечислить все пары азо и диазосоставляющих применяемых для определения нитритов с помощью тестсредств. Довольно широкий их обзор представлен в работе 2.