Ион-селективные электроды химические сенсоры

В принципе, сенсор состоит из химически чувствительного слоя, системы распознавания, преобразователя химической информации в электрический или оптический сигнал и электронного устройства для оценки данных, обычно интегрированного в сенсор. В качестве примера, для ион-селективного электрода химически чувствительным слоем служит твердая или жидкая мембрана, а преобразователь основан на электрическом потенциале, измеряемом с помощью вольтметра. [c.495]

Электрохимические. Это потенциометрические (ион-селективные электроды — ИСЭ, ионселективные полевые транзисторы — ИСПТ) и вольт- и амперометрические сенсоры, в том числе твердые электролитические газовые сенсоры. Полупроводниковые газовые сенсоры также могут быть включены в эту категорию, хотя механизм их действия не включает химическую реакцию. [c.710]

Количественный анализ был проведен для установления концентрации тяжелых металлов (Си, РЬ, Zn, d, r и др.) в загрязненных природных водах (р. Нева, Санкт-Петербург), для обнаружения урана в водах заброшенных урановых шахт (Германия, Россия), содержания солей в грунтовых водах (земля Брауншвейг, Германия), тяжелых металлов в дыме мусоросжигательных заводов (проточный анализ, Дания), для определения Са , Mg ", фосфатов и др. ионов в крови и плазме крови человека [187, 188, 189-192]. Во всех указанных случаях применение мультисенсорной системы — электронного языка давало новые возможности для химического анализа, который нельзя было бы провести с помощью единичных сенсоров или другими методами. Например, таким образом решалась проблема недостаточной селективности сенсоров по отношению к ионам Са " и (анализ крови), или открывалась возможность определения концентрации ионов (например, Zvi, Ге " или UOj ), для которых не существует хороших селективных электродов (рис. 6.17). Некоторые результаты количественных определений приведены в табл. 6.14 и 6.15. [c.732]

Электрохимические сенсоры. Существующие химические сенсоры в основном ( 90%) являются электрохимическими и включают большую группу модифицированных электродов, в том числе ион-селективных и ферментативных. Наиболее простой и употребимый метод создания модифицированных электродов — это механическое включение электроактивных соединений в полимерную мембрану, например из желатины, полиакриламида, полиуретана или поливинилхлорида, закрепляемую на индикаторном электроде. Использование пластифицированных мембран имеет ряд недостатков, среди которых малая продолжительность жизни , нестабильность в работе из-за вымывания пластификатора и активного компонента из мембран и др. Отсюда вытекают основные требования к химическому модифицированию поверхности затвора однородность поверхностного слоя по толщине и распределению прививаемых соединений, сохранение стабильности в рабочих условиях. На наш взгляд наибольшие перспективы представляет ковалентное закрепление соединений, включающее обработку кремнийорганическими модификаторами, поскольку полимерное капсулирование не всегда обеспечивает требуемую толщину покрытия и его однородность, а адсорбционное модифицирование не гарантирует стабильности при эксплуатации. Поэтому стратегия развития электрохимических датчиков направлена на ковалентное закрепление активного компонента на поверхности неорганического носителя. [c.468]

Ферментные электроды представляют собой биосенсоры (см. Сенсоры химические), к-рые позволяют быстро и селективно проводить определение целого ряда компонентов в сложных по составу объектах. [c.80]

Рассматривая ферменты как специфические химические преобразователи, переводящие определяемое вещество в форму, детектируемую физическими или химическими методами, удалось придумать и разработать новый класс сенсоров, для которых характерна чувствительность к биологическим соединениям. Перспективным путем повышения селективности и чувствительности и расширения возможностей этих устройств является комбинирование различных ферментов, например эстераз, дегидрогеназ и оксидаз с детекторами-полярографическими, кондуктометрическими, потенциометрическими, акустическими и оптическими. Б первых ферментных электродах ферменты физически удерживались на поверхности сенсора или в непосредственной близости от нее. Позже были предложены методы химической иммобилизации, осаждения и другие. Коферменты также физически или химически закрепляются на поверхности сенсора. Перевод фермента в нерастворимую форму как способ увеличения его времени жизни позволяют избежать осложнений, связанных с осмотическими явлениями в коллоидных растворах, особенно когда в ферментном электроде используется проницаемая для определяемого компонента мембрана В идеальном случае ферментный биосенсор должен работать непосредственно в неразбавленной цельной крови, подобно газовым и рН-электродам, в свое время произведшим революцию в анализе. [c.11]

Комбинированные потенциометрические датчики включают в себя ионоселективные электроды, отделенные от исследуемого раствора еще одной мембраной, которая селективно пропускает определенный компонент анализируемого раствора или преобразует этот компонент в соответствующую форму в результате специфической химической реакции. Эта группа сенсоров включает газочувствительные электроды, ферментные электроды и другие биосенсоры. Газочувствительные электроды будут обсуждаться в настоящем разделе, а потенциометрическим биосенсорам посвящена отдельная глава (гл. 8). [c.91]

За период сотрудничества с фирмой Реактив создавалась благоприятная обстановка для контракта с широкими кругами видных ученых и специалистов России и Союзных Республик. В свою очередь она привела к интеграции различных отраслей наук. Особенно хочу отмеппъ применение органических реактивов в электронике, охране окружающей среды, аналитическом приборостроении, создании химических сенсоров, ион-селективных электродов и др. В рамке программы Реактив нами создано новое поколение химических сенсоров, отличающихся высокой чувствительностью, селективностью и быстродейсгвием. Механизм действия этих сенсоров, основанный на принципе Гость-хозяин , позволяет определить следовые количества (10 мг/л) сероводорода, оксидов азота и серосодержащих органических веществ и др в воздухе. На этой основе созданы малогабаритные аналитические приборы. По существу эти сенсоры имитировали свойства различных биологических систем, имеющих металлокомплексные фрагменты. [c.10]

Разрг тка химических сенсоров необходима для достижения ряда целей. Первой является замещение классических аналитических методов на сенсорные измерения. Типичным примером служит систематическая замена пламенных фотоклтров для определения компонентов электролитов крови, таких, как литий, натрий, калий и кальций, ион-селективными электродами. [c.493]

В принципе иоп-селективные электроды можно разработать для любою иона, и это большое достоинство электродов такого типа, ,)днако технология их изготовления достаточно сложна. Поскольку с помошью ион-селективных электродов можно непрерывно контролировать активность данного конкретного иона в растворе, они очень удобны в анал1ггической практике. Это объясняет, почему электрохи,мические сенсоры уже широко применяются на практике для прямого потенциометрического определения, бипотенциометрического или потенциометрического титрования, кинетических исследований, изучения механизма реакций, биохимических и клинических исследований, для исследований в области океанографии и агрохимии и т. д. Ион-селективные электроды, по-видимому, найдут широкое применение как контрольно-измерительные приборы. Электроды, установленные в различных химических реакторах, могут передавать в виде электрического сигнала информацию о составе растворов, что позволит поддерживать оптимальный режим в реакторе. [c.8]

Селективность электрохимических сенсоров зависит от природы чувствительного слоя датчика, т.е. электрода. Так, датчики электронной проводимости, изготовленные из химически стойких материалов (платины, углерода и т.п.), чувствительны к химическим процессам, протекающим с участием электронов, т.е. ко всем окислительно-восстановительным процессам. Датчики ионной проводимости проявляют чувствительность к частицам, которые присоединянэт ионы или служат источниками ионов, проявляющих подвижность в материале, из которого состоит чувствительный элемент датчика. [c.553]

Более чувствительные приборы могут быть получены с помощью сенсоров на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Это достигается благодаря использованию более высоких частот. В соответствии с уравнением 7.7-12 обычно используют частоту 1 ГГц, что уменьшает определяемую массу до уровня фемтограммов. Принцип работы сенсора ПАВ объясняет рис. 7.7-14. На поверхность пьезоэлектрической подложки укладывается с помощью технологии интегральных схем набор электродов. После наложения на этот передатчик ВЧ-сигнала вдоль поверхности проходит сейсмическая волна Рэлея. Если подложка покрыта газочувствительным слоем, изменения в окружающем газе можно фиксировать, измеряя частоту. Селективность прибора определяется природой химического покрытия. [c.515]