Способы модифицирования электродов

За последние двенадцать лет модифицированные электроды были настолько хорошо изучены, что сейчас появилась возможность конструировать поверхность раздела электрод/раствор, применяя хорошо отработанные методы синтеза. Существенным моментом в проектировании биосенсоров является создание методов контроля молекулярной структуры поверхности электрода, с помощью которых можно приспособить электрод к конкретной биологической системе. Этот подход особенно интересен при разработке амперометрических биосенсоров, поскольку обычные металлические электроды, как правило, малопригодны для вольтамперометрических измерений в системах, где происходит прямое окисление или восстановление ферментов или коферментов. Для дальнейшего развития этого подхода необходимы некоторые данные о свойствах модифицированного электрода и его взаимодействии с субстратом. В этой главе рассматриваются различные методы исследования модифицированных электродов. Однако вначале мы остановимся на способах модификации электродов и теоретических моделях, используемых для описания их свойств. [c.174]

Интерес к электродам с химически модифицированной поверхностью (ХМЭ — химически модифицированные электроды) возник сравнительно недавно. Вначале основное внимание исследователей было сконцентрировано на способах приготовления этих электродов, их свойствах, механизмах переноса электрона, позднее стали изучать и области их применения. Эти вопросы подробно рассмотрены в ряде обзоров [126]. [c.188]

До середины 70-х годов XX века в качестве индикаторных электродов в основном применяли электроды из ртути и углеродных материалов, а также золота, серебра и платиновых металлов. Однако электрохимические реакции на таких электродах зачастую протекают необратимо и с большим перенапряжением. Кроме того, многие электроды имеют недостаточную коррозионную стойкость и не позволяют определять вещества, имеющие близкие потенциалы восстановления (окисления). В настоящее время стало очевидным, что разрешить указанные проблемы можно путем химического модифицирования электродной поверхности. При модифицировании на поверхность электрода наносят химические соединения или полимерные пленки, которые существенным образом изменяют его способность к вольтамперометрическому отклику перенос электронов протекает с высокой скоростью и с малым перенапряжением. В принципе понятие химически модифицированный электрод (ХМЭ) сейчас относят к любому электроду, поверхность которого обработана таким образом (химическими или физическими способами), что характер электрохимического отклика меняется. [c.478]

Интерес к ХМЭ возник после работ Миллера и Ван де Марка по применению электрода, покрытого электропроводящей полимерной пленкой. Вначале основное внимание исследователей было сконцентрировано на способах приготовления химически модифицированных электродов, их свойствах, механизмах переноса электронов. Были установлены многие важные закономерности, которыми следует руководствоваться при закреплении модификаторов на электродной поверхности, найдены и обоснованы области практического применения ХМЭ, в том числе и в вольтамперометрии. В последствии наряду с созданием новых электродов большое внимание уделялось изучению состояния химических соединений при иммобилизации на электродной поверхности, проявлению электро-478 [c.478]

Наиболее просто закрепление модификатора на поверхности электрода осуществляется с помощью физической или химической адсорбции. Ее преимущество состоит в том, что она не требует специальных реагентов для присоединения модификатора к электроду достаточно провести активацию и очистку поверхности перед модифицированием. Однако время жизни такого электрода относительно невелико, поскольку модификатор постепенно уходит в раствор вследствие десорбции. Этот способ модифицирования электродной поверхности широко применяется в инверсионной вольтамперометрии (см. раздел 11.3). Кроме того, он применяется [c.479]

Большой интерес дяя аналитиков представляет современная разновидность инверсионной вольтамперометрии — адсорбционная инверсионная вольтамперометрия. Этот метод основан на предварительном адсорбционном концентрировании определяемого компонента на поверхности электрода и последующей регистрации вольтамперограммы полученного продукта. Таким способом можно концентрировать многие органические вещества, а также ионы металлов в виде комплексов с органическими лигандами, особенно азот- и серусодержащими. Концентрирование проводят в течение строго контролируемого времени при потенциале максимальной адсорбции. В качестве индикаторных электродов пригодны и стационарный ртутный электрод, и электроды из угольных материалов. Особенно хороши для этих целей химически модифицированные электроды наличие реакционноспособных групп, закрепленных на электроде, способствует концентрированию определяемого вещества исключительно на поверхности электрода, и в результате чувствительность определения повышается. [c.330]

Одним из перспективных направлений в использовании ХМЭ является модифицирование их соединениями, которые ускоряют перенос электронов с электрода на деполяризатор (или наоборот). Указанные соединения выполняют роль медиаторов сначала они принимают (или отдают) электроны от электрода, а затем участвуют в быстрых редокс-реакциях с определяемым компонентом. Эти реакции широко используются в амперометрических ферментных биосенсорах, поскольку многие ферменты являются редокс-медиаторами. Разработаны способы иммобилизации хинонов, органических и неорганических ионов, редокс-красителей, ферментов. На сегодняшний день одним из лучших медиаторов является ферроцен - Г] -бис(циклопентадиенил)железа. С электрохимической точки зрения ферроцен представляет собой классическую редокс-пару ( ° = 165 мВ относительно НКЭ), на физические и химические свойства которой можно влиять, вводя заместитель в любое из колец молекулы. [c.487]

СПОСОБЫ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ [c.479]

Оптимальный способ модифицирования поверхности электрода выбирают исходя из свойств подложки и модифицирующего соединения. При этом должна обеспечиваться прочная связь модификатора с поверхностью электрода, а обмен электронами между подложкой и электроактивным веществом в объеме раствора или на поверхности электрода должен осуществляться с высокой скоростью. Необходимо также обеспечить высокую концентрацию активных центров на поверхности электрода для получения больших токов. Кроме того, молекулы модификатора должны сохранять основные химические свойства, которыми они обладали, находясь в растворе. [c.479]

После первой публикации по этой теме в сочетании с ферроцен-модифицированным электродом использовали множество оксидоредуктаз (табл. 15.1). Этот способ кон- [c.215]

Сравнена правильность результатов трех способов прямого потенциометрического определения pNa с помощью стеклянного электрода [955]. Сравнивали метод градуировочного графика, модифицированный метод нулевой точки и дифференциальный потенциометрический метод. Лучшим при определении натрия в интервале pNa [c.85]

Плазменный нагрев как метод впервые разработал Рид [94]. О методе полого катода, в котором также используется плазма, говорилось в разд. 5.5. Промышленные плазменные горелки постоянного тока применялись при выращивании кристаллов и раньше [91], но Рид первым использовал как источник нагрева индукционно связанную плазму. Плазменное состояние рассматривается как четвертое состояние материи, характеризующееся тем, что с атомов газа частично или полностью удалены электроны. Температура в плазме может быть очень высокой, достигая многих тысяч градусов. Плазмы образуются при ионизации атомов в пламени или при электрических разрядах. Обычный пример плазмы — электрическая дуга между двумя электродами, возникающая при электрическом разряде (как в сварочном аппарате). Нагрев с помощью электрической дуги известен с тех пор, как появилась возможность получать сильные электрические токи. Плазменные горелки постоянного тока стали выпускаться промышленностью с середины 50-х годов, и способы введения в горелки исходных порошковых материалов хорошо отработаны. Широко известен следующий способ применения горелки ее направляют на холодную поверхность, и подаваемый в пламя материал затвердевает в виде мелкозернистой керамики. Такой метод называется пламенным распылением, он. хорошо описан в литературе. В модифицированном варианте такая горелка может заменить факел в методе Вернейля. На фиг. 5.22 показана плазменная горелка постоянного тока. В общем она действует так между электродами зажигают дуговой разряд постоянного тока, и сильная струя газа сквозь дугу отдувает плазму от электродов. При обычной электросварке одним из электродов служит сам рабочий объект и плавление вещества невозможно, если он не проводящий. Плазменная горелка устраняет это ограничение. Обычное рабочее напряжение в плазменной горелке постоянного тока составляет 10—100 В при силе тока от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер. Как сообщают, удается достигнуть температур около 15 000°С. Правда, часто оказывается довольно трудно стабилизировать газовый поток. В худшем случае плазма полностью выдувается из [c.232]

По этому способу (рис. 57) стекловолокнистый наполнитель в виде нитей или ровницы сматывается с бобин 1 и проходит через пропиточную ванну 2, где на него наносится связующее— модифицированная феноло-формальдегидная смола, подаваемая из резервуара 3. Пропитанная лента, образованная из отдельных нитей, сушится токами высокой частоты, проходя через сушильную камеру, в которой размещены электроды 4, и наматывается на барабан 6 в виде бесконечной ленты или разрезается на полосы определенной длины. В сушильной камере наполнитель с нанесенным на него связующим проходит между системой электродов, расположенных по длине ленты и чередующихся по знаку, к которым подводится высокочастотное напряжение (8—10 кв). Мощность генератора равна 25 кет. [c.141]

Фогель [И] разработал систему возбуждения спектра включений диаметром 5 мк в сплавах. Заостренный химическим способом электрод помещают против образца на столик модифицированного микроскопа. При помощи специальной системы манипуляторов и окуляра положение образца можно юстировать с точностью до 2 мк. Искровой разряд настолько слаб, что [c.157]

Стабильность показаний ферментных электродов зависит от времени жизни ферментов. При этом ферменты могут подвергаться различным гфевращениям. Для продления периода их активного действия применяют так называемую иммобилизацию. Иммобилизацию реагентов (а фермент - это реагент нового поколения) проводят различными способами. О них подробно будет идти речь ниже 1фи рассмотрении химически модифицированных электродов. [c.214]

Имеется сообщение, в котором описана спектроэлектрохимическая методика определения константы скорости гетерогенного переноса заряда [127]. Методика проверена на примере квази-обратимого окисления ферроцианида на оптически прозрачном электроде, изготовленном из двуокиси олова. Этот способ предлагают для оценки значения к в процессах на химически модифицированных электродах. [c.59]

Процесс электрокристаллизации широко применяется при извлечении металлов из сточных вод гальванических цехов [102]. Концентрированные медь-, никель-, цинкосодержащие электролиты направляют в электролизную бездиафрагменную ванну, где в качестве анода используют уголь или нержавеющую сталь, а в качестве катода — металл, ионы которого извлекают из раствора. Когда при электролизе толщина осаждаемого металла достигает 0,1—0,3 мм, процесс прекращают и металл снимают с электродов механическим или химическим способом. Модифицированный метод Химэлектро , разработанный фирмой ВЕ Т (Англия), позволяет извлекать металлы из промывных вод в электрохимическом аппарате с псевдоожиженным слоем из стеклянных шариков диаметром 0,5—2,0 мм (рис. 4.31). [c.162]

В попытках преодолеть эти трудности исследовали множество различных модифицированных электродов, на которых повторное окисление NADH протекает с участием иммобилизованного медиатора, а не непосредственно на поверхности электрода. В табл. 13.1 приведено несколько различных способов модификации электродов, [c.176]

Наряду с разработкой способов модификации электродов не меньший интерес представляют и различные методы их изучения, как электрохимические, так и спектроскопические. В этой главе мы остановимся только на электрохимических методах исследования стационарных и переходных процессов на модифицированных электродах. Спектроскопические методы изучения электродных поверхностей in situ обсуждаются в недавно опубликованном обзоре [74]. Чтобы дать сравнительную оценку различных методов, начнем с рассмотрения транспорта и кинетики в модифицированных электродах. [c.177]

Особый интерес представляют способы адсорбционного концентрирования, связанные с применением электродов с модифицированной поверхностью. Заметим, что придание поверхности электрода специфических свойств путем соответствующей обработки (нанесение полимерной пленки, пришивка функциональных групп или ферментов и т.п.) существенно повышает селективность определений методом ИВА. Модифицирование электродной поверхности зачастую обеспечивает избирательное определение соединений с близкими окислительно-восстановительными свойствами либо электрохимически инертных на обычных электродах, когда прямое детектирование требует высоких потенциалов. Так, нанесение на поверхность графитового электрода порфириновых комплексов кобальта облегчает восстановление кислородсодержащих органических соединений. Аналогичные эффекты наблюдаются при модифицировании электродной поверхности сорбентами, фенантролиновыми и дипиридильными комплексами кобальта и железа, макроциклами, К4-комплексами, которые необратимо адсорбируются на углеродных материалах. Такие электроды проявляют высокую селективность к определяемым веществам и имеют низкие пределы обнаружения. [c.434]

К электроду, помещенному над потоком черного щелока, подводится постоянный ток высокого напряжения. В результате между ним и вторым заземленным электродом, расположенным ниже поверхности щелока, возникает коронный разряд. Под его действием происходит флокуляция мельчайших частичек сульфатного мыла в более крупные частицы, которые значительно легче выделяются из черного щелока. Эксплуатация установки, работающей по этому способу, показала, что в среднем остаточное содержание смолистых веществ в черном щелоке после мылоотделителя равнялось 0,68 % при обычном показателе около 0,95%. Создан модифицированный вариант установки, позволяющий подавать в систему определенное количество воздуха. Использование метода при эффективной работе мылоотделителя позволяет снизить остаточную смолистость щелоков до 0,5 % и повысить общий выход сульфатного мыла. [c.75]

Распространенные формы деформируемых полуфабрикатов прокатанная плита (обозначается буквой Р) плакированная плита (РС) лист и лента (5) плакированные лист и лента (С) пруток, прессованная полоса и профиль ( ) круглые прессованные трубы и профили полого сечения (I/) тянутые трубы (Г) проволока (О) пруток для заклепок к) пруток для болтов и гаек (В) поковки и кузнечные заготовки (/ ). Алюминий льют в землю или в металлические формы, называемые кокилями. Наиболее часто используют обычное литье и литье под давлением. Полуфабрикаты (прокатанная плита, лист, прессованные профили, тянутые трубы и т. д.) можно изготовлять из алюминия и алюминиевы.ч сплавов гюсредством всех известных процессов, модифицированных в зависимости от термообработки или состояния материала. Соединение деталей можно осуществлять механическими способами (например, заклепками или болтами), а также с помощью пайки высокотемпературными (твердыми) и низкотемпературными припоями, сварки н клея. В тех случаях, когда важное значенк-е имеет коррозионная стойкость сварных соединений, особенно подходящим методом является аргоно-дуговая сварка (вольфрамовым или плавящимся электродом) 2]. [c.79]

В ряде случаев дополнительный выигрыш в фоточувствительности электродов достигается после ионной адсорбции на поверхности. Так, обработка поверхности dSe и d(Se, Те) раствором соли меди [187], а также dSe раствором соли цинка [188] повышают эффективность преобразования световой энергии. В большинстве случаев детальный механизм воздействия травления и модифицирования поверхности на ее физико-химические и электрофизические свойства неизвестен, так что оба эти способа обработки носят в основном эмпирический характер. [c.142]

Чтобы найти отсюда фарадеевский коэффициент, необходимо скорректировать данные с учетом влияния и Сделать это легко, поскольку N J поддается расчету (это проверено на ферри/ферроцианидной системе с платиновым дисковым электродом и платиновым кольцом [8, 10], а можно оценить экстраполяцией экспериментальных данных в область высоких частот, где остальными членами можно пренебречь. Найденный таким способом комплексный фарадеевский коэффициент эффективности можно сравнить с теоретически предсказанным значением. Достоинством этого метода является то, что при соответствующем выборе потенциала кольцевого электрода можно следить либо за реа1ирующим веществом, либо за продуктом реакции. Следовательно, изучая адсорбцию, оба вещества можно определять независимо. Этот подход использован при изучении адсорбции тионина [4] и метилвиологена [6] на платине, а также реакции цитохрома с на модифицированном золотом электроде [12]. [c.198]