Хімічний сенсор для вимірювання активності іонів тетрафторборату у розчині

Хімічний сенсор для вимірювання активності іонів тетрафторборату у розчині, який включає використання для виготовлення чутливого елеме 3 38712 го елементу сенсора електродоактивної речовини - іонного асоціату тетрафтороборат-іону з органічною основою в композиті з низьколетким органічним розчинником - пластифікатором та полімерним матеріалом, який відрізняється тим, що в якості електродоактивної речовини використовують іонний асоціат 2-(N-етилкарбазол-3)-етініл1,3,3-триметил-3Н-індолій тетрафторборат (ЕКТІ) та наступним співвідношенням компонентів: ЕКТІ 0,5-8% пластифікатор 44-77% полімерний матеріал решта. В якості полімерних матеріалів придатні до використання вінілові та силіконові полімери, композити вуглецю та інші зв'язуючі матеріали; як пластифікатори - етери фталевої та фосфорної кислот, галоген-похідні нафталіну, о-нітрофенілоктиловий етер (ОНФОЕ) та інші промислові пластифікатори. За умови використання таких матеріалів досягається стабільність роботи сенсора протягом тривалого часу (більше року), чутливість складає -6 3 54 ± 2мВ / рС BF4 межа виявлення 5×10 моль/дм , інтервал кислотності середовища придатний для використання сенсору складає від 6М H2SO4 до рН=8. При цьому досягається на порядок вища селективність стосовно поширених аніонів (NO3-, Сl-, Br-, SO4-). Сенсор володіє високою селективністю стосовно багатьох інших речовин іонного та молекулярного характеру (таблиця 5), кращими 4 аналітичними і метрологічними характеристиками, основні з яких наведено в таблиці 6. Приклад Виготовлення хімічного сенсора. 10мг іонного асоціату 2-(N-етилкарбазол-3)-етініл-1,3,3триметил-3Н-індолій тетрафорборату ретельно перемішують з 100мг полівінілхлориду та 200мг пластифікатора- о-нітрофенілоктилового етеру в керамічному тиглі. Отриману суміш розчиняють в 3мл тетрагідрофурану і виливають в скляне кільце (d=25мм) приклеєне до скляної поверхні, накривають фільтрувальним папером, та залишають до повного висихання на одну добу при кімнатній температурі. З отриманої еластичної мембрани за допомогою коркорізу з діаметром 10мм вирізають диск який приклеюють до торця ПВХ корпуса для іон-селективних електродів. Отриману таким чином трубку з мембраною заповнюють внутрішнім розчином і використовують в якості хімічного сенсора. Нижче приведено експериментальні дані (табл.1-5), які доказують суттєвість концентрацій іонного асоціату в складі матеріалу, пластифікатора (ОНФОЕ) та інших факторів, на прикладі сенсора на основі 2-(N-етилкарбазол-3)-етініл-1,3,3триметил-3Н-індолій тетрафторборату в складі полівінілхлориду пластифікованого онітрофенілоктиловим ефіром. Таблиця 1 Вплив концентрації тетрафтороборат-іонів у розчині (С(BF4-)) на значення потенціалу хімічного сенсора Е С(BF4-), моль/л E, мВ 10-1 -24 10-2 50 10-3 106 10-4 160 10-5 212 10-6 230 10-7 235 Таблиця 2 Вплив концентрації іонного асоціату в складі мембрани (СЕКТІ, %) на чутливість хімічного сенсора (∆Е/рС) СЕКТІ, % ∆Е/рС, мВ/декаду 0 1,7 0,5 40 1,2 53 3 55 5,2 54 8,6 55 Таблиця 3 Вплив концентрації пластифікатора (СОНФОЕ, %) на чутливість хімічного сенсора СОНФОЕ, % ∆Е/рС, мВ/декаду 0 5 22 -19 44 52 64 55 77 56 Таблиця 4 Вплив кислотності середовища (рН)на значення потенціалу хімічного сенсора. (С(BF4)=10-3моль/л) pH E, мВ 0 62 1 93 2 105 3 106 4 106 5 106 6 108 8 85 10 29 5 38712 6 Таблиця 5 Логарифмічні коефіцієнти селективності ( logK pot (BF4 / X ) ) розробленого BF4- потенціометричного хімічного сенсора та його аналогів Хімічний сенсор pot logK ( BF4 / X ) SCNIВrO3СlO3NO3NO2Br{ЕДТА}HCO3СlFС2О42CH3COO{аскорбінова кислота}S2O3 2{Цитрат}H2PО4SO42Тіосечовина* Н3ВО3* Манніт* Гліцерол* VO 3WO4 2МоO4 2[TiF6] 2[SiF6] 2[AlF 4][ZrF6 ]2[FeF4][SbF4] 2[SnF6] 2{Цетилпіридиній}+ Mg2+ Са2+ Рb2+ Ni2+, Cd2+ Сu2+ Zn2+ Na+, NH4+ Аналог [15] 1,16 -3,61 -2,85 -2,74 -2,85 -2,96 -3,25 -2,88 -2,82 -2,65 -3,08 -3,23 -3,16 -2,55 -2,25 Прототип [1] -0,33 -0,35 -0,88 -1,56 -2,22 -2,07 -2,81 -2,81 -4,34 Розроблений хімічний сенсор 0,1 -0,5 -1,4 -2,4 -2,5 -2,5 -3,1