Мембраны химических сенсоров для анализа многокомпонентных жидких сред

• Автор: Львова, Лариса Борисовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 168 с.

СОДЕРЖАНИЕ. Стр.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ.

1.1. Пленочные П ВХ ионосслсктивныс электроды

1.1.1. Теория селективности ИСЭ

1.1.2. Влияние компонентов ионоселективной мембраны на электродные свойства и селективность сенсоров. Кагионсслекгивные и анионселекгивные

сенсоры на основе различных мембраноактивных компонентов.

Мембраны на основе ионообменников

Мембраны на основе нейтральных переносчиков

1.1.3. Применение ИСЭ для анализа многокомпонентных жидких сред

особенности и ограничения

1.2. Мультисенсорный химический анализ многокомпонентных объектов
1.2.1. Хемометрический подход к анализу данных.
1.2.2. Математические методы обработки данных мультисенсорного анализа.
4 А
Методы распознавания образов в количественном анализе
Метод множественной регрессии ММР.
Метод дробных наименьших квадратов ДНК.
А нализ по основньш компонешпеш А О К
Искусственные нейронные сети ИНС.
1.2.3. Массивы сенсоров для анализа газовых сред.
1.2.4. Мультисеисорные системы типа электронный язык для количественного и качественного анализа водных сред, напитков и пищевых продуктов.
1.2.5. Параметры отбора сенсоров в состав мультисенсорной системы.
Селективность и перекрестная чувствительность
Селективность
Новые параметры. Перекрестная чувствительность.
1.3. Постановка задачи и методы ее решения.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Приготовление поливинилхлоридных пленочных мембран и изготовление сенсоров
2.1.1. Компоненты мембран
2.1.2. Изготовление сенсоров.
2.2. Приготовление растворов.
2.2.1. Приготовление индивидуальных градуировочных растворов.
2.2.1 а. Приготовление растворов неорганических солей
2.2 Приготовление водных растворов органических соединений.
2.2.2. Приготовление многокомпонентных растворов.
2.2.3. Приготовление модельных растворов крови.
2.3. Методики потенциометрических измерений
2.3.1. Методика измерений с отдельными сенсорами.
2.3.2. Методика измерений коэффициентов селективности пленочных ПВХ сенсоров.
2.3.3. Методика измерений с массивом сенсоров.
2.4. Математическая обработка экспериментальных результатов
2.4.1. Обработка градуировочных измерений с отдельными сенсорами
2.4.2. Обработка измерений с массивом сенсоров в многокомпонентных
растворах
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Потенциометрические свойства, селективность и перекрестная чувствительность фоновых мембран. Влияние химической природы растворителя пласгификатора на возможность использования фоновых мембран в мультисенсорном анализе.
3.1.1. Потенциометрические свойства фоновых мембран на основе различных растворителейпластификаторов
3.1.2. Селективность фоновых мембран на основе различных пластификаторов.
3.1.3. Перекрестная чувствительность фоновых мембран на основе различных
пластификаторов
3.2. Потенциометрические свойства, селективность и перекрестная чувствительность мембран, обратимых к катионам, на основе различных МАК
3.2.1. Потенциометрические свойства катиончувсгвительных мембран на основе различных МАК.
3.2.2. Оценка перекрестной чувствительности катиончувсгвительных мембран
на основе МАК
3.2.3. Селективность ПВХ катиончувсгвительных мембран на основе МАК. Сравнение коэффициентов селективности сенсоров с параметрами перекрестной чувствительности
3.2.4. Влияние химической природы мембраноактивных компонентов и состава мембранной композиции на селективные свойства мембран и на возможность
мембранной композиции на селективные свойства мембран и на возможность
использования их в мультисенсорном анализе
3.3. Электродные свойства аниончувствительных мембран
3.3.1. Потенциометрические свойства мембран на основе различных обменников и нейтрального комплексона гсксилового эфира птрифторацетилбензойной кислоты ГЭ
3.3.2. Применение мультисенсорной системы для прямого потенциометрического определения , НСОз2, НгР ионов и в двух и многокомпонентных растворах
3.3.3. Применение мультисенсорной системы для анализа модельных растворов крови
3.4. Электродные свойства ПВХ мембран на основе металлопорфиринов и их аналогов.
3.4.1. Потенциометрические свойства ПВХ мембран на основе мсталлопорфнринов и их аналогов.
3.4.2. Перекрестная чувствительность мембран на основе металлопорфиринов
и их аналогов.
3.5. Применение мультисенсорной системы типа электронный язык для
идентификации напитков.
3.5.1 .Принципы отбора сенсоров в сосгав мультисенсорной системы
3.5.2. Применение электрошюго языка для распознавания сухого красного вина одного сорта, полученного от разных производителей и различных сортов сухого красного вина
3.5.3. Применение электронного языка для анализа молока с различной
тепловой обработкой и процесса порчи скисания молока.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Порфирины относятся к классу ароматических соединений и являются тетрадентатными иминовыми лигандами. Процесс комплсксообразования с атомом переходного металла Ме происходит в результате образования трехцентовой четырехэлектронной связи, в которой два депротонированных отрицательно заряженных атома азота являются донорами двух электронных пар, а атом Ме предоставляет свободную атомную орбиталь. Схематически процесс можно отобразить следующим образом рисунок . Рисунок 1. Схематический процесс комплексообразования в метаплопофирине. Как видно из рисунка 1. Порфирины и их металлокомплсксы широко распространены в природе и участвуют во многих жизненно важных процессах. Данные соединения могут быть названы пигментами жизни, поскольку большинство природных красителей основано на порфиринах . Природные порфиршювые комплексы железа темы выполняют общую функцию активации и переноса молекулярного кислорода в живых организмах, а также являются основным красящим компонентом крови. Порфириновые магниевые комплексы представляют собой хлорофилл и участвуют в важнейшем природном процессе фотосинтеза растений . Поскольку процессы транспорта различных газов, молекул и ионов с участием металлопорфиринов широко распространены в природе, то существует возможность использования природных и искусственных соединений такого типа в качестве активных центров в мембранном транспорте, а также в качестве МАК при создании ионосслсктивных электродов. Высокая селективность к нитритионам сенсоров на основе лииофилыюй производной витамина В, относящейся к классу металлокоринов и близкой по структуре к металлопорфиринам, была обнаружена в , . В работах многих исследователей первоначальное внимание уделяется изучению возможносги использования металлонорфиринов в качестве мембранных компонентов для осуществления мембранного транспорта ионов. Так, в показана возможность использования оксомолибденУтстрафенилпорфирина в качестве подвижного комплексообразующего ионообменника для транспорта дигидрофосфатионов в присутствии высокой концентрации различных галогенидов. Было найдено, что транспорт дигид рофосфатных ионов осуществляется в направлении, противоположном концентрационному градиенту системы, при зтом движущей силой процесса выступает ионный обмен галогенидионов. Преимущественюсть ионного обмена определяется природой ионов. В было предложено теоретическое описание наблюдаемого эффекта. Существенным выводом данных работ является возможность металлопорфиринов специфически взаимодействовать с различными анионами, причем природа иона определяет степень специфичности. Авторы работы показали возможность создания анионселективных сенсоров на основе различных производных марганцевого порфирина МпС1ШРог. Было исследовано влияние введения различных боковых заместителей в структуру порфиринового скелета на способность анионов аксиально взаимодействовать с центральным атомом металла в МпС1ШРог. Сравнивались анионная селективность сенсоров на основе ионообменника тридодецилмстилхлорида ТДМАС1 и восьми производных МпС1ШРог с различивши боковыми заместителями. Было показано, что механизм функционирования всех производных марганцевого порфирина в мембране существенно отличается от поведения классических ионообменников, что приводит к обращению ряда ГиндинаХофмейстера. Увеличение пространственного объема заместителей в положениях 5, , , порфиринового скелета МлС1ШРог затрудняет аксиальную координацию таких объемных ионов, как СЮ4, 4 I. При этом сенсоры проявляют высокую селективность к ионам салицилата и роданида, которые расположены в ряду ГиндииаХофмейстера после ионов СЮ4 и 4. Авторы отмечают, что изменение селективности сенсоров может быть достигнуто при использовании в качестве МАК металлопорфиринов с различными центральными атомами металлов и боковыми заместителями в порфириновом скелете. Авторы работы при создании гидроксилселективного сенсора на основе оксомолибденУгстрафснилпорфирина исходили из данных УВспектроскопии о предпочтительном комплексообразовании МоОЬТРР с гидроксилионами.