Формирование индикаторных электродов потенциометрических датчиков растворенного CO2 и O2

• Автор: Тарасенкова, Ирина Валентиновна
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил

ОГ ДАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Обзор литературы
1.1 Функционирование датчиков растворенного
диоксида углерода
Е2 Технические характеристики датчика
Влияние конструкционных и технологических параметров
1.2.1 Диапазон измерений растворенного С02
1.2.2 Чувствительность датчика
1.2.3 Инерционность датчика или время отклика
1.2.4 Селективность датчика
1.2.5 Влияние газопроницаемой мембраны
1.2.6 Электрод сравнения
1.2.7 Особенности конструкции датчика
1.2.8 Нестеклянные электроды
1.2.9 Механизмы функционирования
индикаторных электродов
1.3 Датчики растворенного кислорода
1.3.1 Области применения датчиков растворенного
1.3.2 Методы определения концентрации
растворенного кислорода
1.4 Постановка задачи
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Г ЛАВА 2 Методика исследований
ГЛАВА 3 Формирование индикаторных электродов, чувствительных к растворенному С02
3.1 Формирование индикаторных висмутовых электродов

3.2 Формирование индикаторных вольфрамовых электродов
3.3 Формирование индикаторных молибденовых электродов, чувствительных к растворенному диоксиду углерода
3.3.1 Влияние окислителей
3.3.2 Влияние комплексных соединений
3.3.3 Влияние органических анионов
3.3.4 Модификация внутреннего раствора
3.4 Обсуждение
Г ЛАВА 4 Формирование индикаторных электродов, чувствительных к растворенному О2
ГЛАВА 5 Оптимизация конструкции потенциометрических датчиков растворенного С02 и
5.1 Оптимизация отделов с запасным и
реакционным растворами
5.2 Оптимизация конструкции узла электролитической связи
5.3 Оптимизация газопроницаемой мембраны 106 ГЛАВА 6 Характеристики потенциометрических
датчиков растворенного С02 и
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В последнее десятилетие в мировой науке отмечен всплеск активности в разработке газовых сенсоров, который можно объяснить возросшей потребностью в них и неудовлетворенностью выпускаемыми вариантами датчиков. Проводятся поисковые исследования сенсорных структур, чувствительных к газам, для реализации современных газовых датчиков нового типа -компактных, экономичных и надежных. Важная роль отводится разработке новых технологий, а также созданию и использованию новых материалов. Классификация сенсоров, принципы функционирования и применения широко обсуждаются в отдельных изданиях [1-9], материалах конференций, публикациях в журналах "Sensors and Actuators", "Sensor Selection Guide", "Semicoductor Science and Technology", "Biosensors", "Biosensors and Environment Biotechnology", появившихся в последнее десятилетие, а также в отечественных журналах "Электрохимия", "Аналитическая химия" и других [10-15].
Наиболее эффективно применение датчиков газового состава для изучения динамичных процессов в почве и системе корнеобитаемая среда - растение, так как характерной особенностью почвы как компонента биогеоценоза является пространственная неоднородность, изменяющаяся во времени, связанная с газовым режимом почв и вегетирующих растений. Для исследования этих процессов целесообразно анализировать состав водной фазы почвы in situ средствами измерений, способными работать в режиме мониторинга [16].

Предложен накожный сенсор для непрерывного определения парциального давления С02 на основе смеси Ме + МеО, где Ме — Тц РС 1г, Ъх. Оксидирование металла производилось электрохимическим или термохимическим методом для достижения тонкого слоя окисной пленки, толщина которой влияла на чувствительность датчика [94]. Датчик пригоден не только для измерений С02 на коже, но и также для pH измерений в электролитах, но при температуре выше комнатной.
Датчик с электродом [95] на основе Рё/РсЮ, индикаторная поверхность которого получена циклической вольтамперометрией, с внутренним раствором 0,15М бикарбоната натрия с этиленгликолем 1,1М работал в диапазоне измерений pH 6,49 - 8,5. В качестве газопроницаемой мембраны использован гидрофобный и гидрофильный материал из метакрилатов.
Датчик, в котором индикаторным электродом служил иридий [96], приготовленный электрохимическим осаждением 1г/1Ю2, показывал функцию, близкую к теоретическому значению, в диапазоне pH 0 - 14 и области температур от 0° до 70°С. Сообщается, что он не подвержен влиянию С02, 802, Н28, нечувствителен к окисляющим агентам и кислороду, но на него влияет водород. Электрод, обладая высокой механической прочностью, легко поляризуется и характеризуется высоким сопротивлением - 10 МОм.
Предложен микроэлектрод [97], сделанный из вольфрама для pH измерений в клетках. Однако, было обнаружено, что \'г-электрод был чувствителен к широкой области химических веществ, в частности, присутствие окисляющего агента и ионов кальция (Са2+) влияло на функцию. Чувствительность к Са2+ особенно неудачна,