Композиты металл-полимер в качестве твердотельных потенциометрических сенсоров

• Автор: Хорошилова, Светлана Эдуардовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор.

1.1. Материалы, применяемые в качестве чувствительных

мембран сенсорных датчиков для определения ионов Си в водных растворах.

1.2. Композиты металлполимер в качестве электродного материала для потенциометрических сенсорных датчиков

1.3. Методы получения композиционных материалов

1.3.1. Метод химической металлизации термопластичных полимеров

а травление.

б сенсибилизация

в активация.

г химическое меднение.
д механизм протекания процесса химического меднения.
1.4. Особенности кластерной структуры композиционных материалов
1.5. Характер взаимодействия меди и полимера в
процессе синтеза композиционного материала.
1.6. Электродные свойства композитов, обусловленные взаимодействием медьполимер.
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования.
2.1. Исходные вещества.
2.2. Получение образцов композиционных систем и подготовка их для исследования.
2.3. Измерение физикохимических и электрофизических характеристик композитов Ситермопластичный полимер
2.4. Потенциометрические измерения.
2.5. Физикохимические методы исследования
композитов мсталлполимср.
2.5.1. Оптическая и электронная микроскопия.
2.5.2. Рентгенофазовый анализ.
2.5.3. Атомносиловая микроскопия.
2.5.4. Рентгенофотоэлектронная спектроскопия
2.6. Статистическая обработка результатов измерений
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть.
3.1.Получение образцов композитов Ситермопластичный полимер.
3.2. Исследования структуры композитов Ситермопластичный полимер методом оптической и электронной микроскопии
3.3. Потенциометрические измерения
3.4. Исследование чувствительности и селективности композиционных электродов.
3.5. Исследование состояния поверхности композитов методом рентгенофотоэлектронпой спектроскопии
3.6. Исследования фазового состава образцов композитов
3.7. Исследование поверхности композита Сиполистирол методом атомносиловой микроскопии
Г ЛАВА 4. Обсуждение результатов.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Проведенные исследования тврдых ХГС позволили оптимизировать составы мембран с заданным соотношением ионной и электронной проводимости и создать ХСИСЭ с аналитическими характеристиками, в некоторых случаях превосходящими показатели соответствующих кристаллических ИСЭ. Рис. Коэффициенты селективности СиИСЭ с халькогенидной стеклянной АэЯе и кристаллической СиБе о мембранами. Так, например, из рис. ХСИСЭ имеют лучшие коэффициенты потенциометрической селективности. В то же время химическая устойчивость мембран позволяет вести определения в агрессивных средах при концентрации растворов вплоть до 6 М НЫ для АХСИСЭ . Для практической работы с ИСЭ особенно важны такие характеристики, как чувствительность электродной функции, е стабильность во времени и воспроизводимость . Рабочие характеристики электрода Л, применяемого для определения Си2г, оказались следующими экспериментально установленный наклон электродной функции мВрСи, предел обнаружения 1 7 М, рабочая область до 1 М ВПМОз. Известна высокая чувствительность к ионам меди II электродов на основе стеклокристаллических композиций СихА8з. СиАэЗеТе и СиАББе , . Описан электрод с твердофазной мембраной на основе КСиРеСЫ6 , который может работать в водноорганических смесях в диапазоне концентраций 4г1М меди II. Для проведения потенциометрических исследований в работе были использованы халькогенидные стеклянные медьселективные СиСЭ электроды типа ХССи производства СанктПетербургского государственного университета . Было установлено, что потенциал СиСЭ зависит от концентрации красителей в растворах, не содержащих ионы меди. В зависимости от природы и концентрации красителя угловой коэффициент изменяется в пределах от до мВрсСи2. Было определено, что коэффициенты селективности неоднозначно изменяются в зависимости от природы красителей и их концентрации в растворе. Для определения ионов меди широкое распостранение получили ИСЭ, мембраны которых изготавливаются на основе смеси 2 и СиБ . Сульфид серебра является превосходным электродноактивным
кристаллическим веществом, обладающим малой растворимостью, высокой устойчивостью к окислителям и восстановителям, низким электрическим сопротивлением. Мембрану можно изготовить из прессованного поликристаллического сульфида серебра или из пластинки монокристалла. Низкое электрическое сопротивление позволяет использовать сульфид серебра в качестве инертной токопроводящей матрицы при изготовлении электрода, селективного к ионам меди на основе гомогенной смеси Си5 и А. Однако, химические свойства таких материалов определяют отдельные недостатки ИСЭ на их основе. Сюда относятся неудовлетворительная устойчивость рабочих характеристик и непродолжительный срок службы в кислых и агрессивных средах Си, Рс1, Сс1селективных мембран. Авторы использовали для исследований электрод на основе поликристаллов Си и селективный к ионам меди II. I здесь получен прямым синтезом, сульфид серебра осаждением из аммиачного раствора нитрата серебра действием Н или Ка. Осадок А после кипячения промывали декантацией до отрицательной реакции на ионы
Б и высушивали при С. Для прессования мембран из смеси сульфидов тщательным растиранием готовили шихту с размером зерен менее мкм, содержащую в различных молярных отношениях Си и А. Для выбора лучшего способа приготовления ионоселективных мембран, содержащих , , и 0 мол. С 3 прессование с последующим отжигом 4 прессование при нагревании с последующим отжигом. Во всех случаях мембраны имели
диаметр мм и толщину 2 мм при прессовании под давлением 45 тсм в течение 2 мин. Отжиг мембран проводили при 00С на протяжении 35 часов в атмосфере сероводорода или аргона. После прессования или отжига мембраны полировали. В отожженных мембранах применяли только ртутный контакт. Полученные электроды не требовали предварительного вымачивания. Си или СиА Исследуемый ,1М КЫ1 КС1ас ,. Исследовались электродные функции ионоселективных электродов на основе СьБ А в растворах сульфата меди от 1 до 6 М в зависимости от состава и условий получения мембран рис. Рис. Зависимость электродной функции мембранных электродов на основе СиА, полученных прессованием при 0С, от активности медиН в растворе при различном составе мембраны Си2Э мол 1 2 3 40.