Поведения электрода (графит+шунгитового материала) в электролите в присутствии ионов Cd, Ni

Тенденцией последних лет в области анализа объектов окружающей среды является переход от лабораторного анализа, удаленного от объекта исследования, к on-site анализу, максимально приближенному к месту отбору пробы. Особая роль в таком анализе отводится электродам, которые не содержат токсичных веществ, не требуют механической регенерации поверхности, позволяют определять концентрации токсичных элементов на уровне ПДК и ниже, а также могут использоваться в портативных приборах и on-line системах для дистанционного мониторинга [126].

Перспективным направлением создания нового поколения электродов с широкими функциональными возможностями является формирование микрои наноструктурированных модифицирующих слоев. Главная проблема, с которой сталкиваются исследователи при использовании ультрамикрои наночастиц, заключается в их стабилизации и формировании устойчивых систем.

Широкое практическое применение и биологическая важность различных гетероорганических соединений определяет необходимость разработки новых эффективных способов их определения. Использование электрокаталитического отклика ХМЭ открывает возможность определения следовых количеств биологически активных веществ (БАВ). ХМЭ, имеющие высокую каталитическую активность, селективность и стабильность отклика, могут быть использованы при создании химических сенсоров, медиаторных биосенсоров. Поэтому поиск новых ХМЭ с электрокаталитическими свойствами для вольтамперометрического определения и амперометрического детектирования органических соединений в стационарных условиях и в потоке является актуальной задачей.

Присутствие в растворе ионов металлов, проявляющие различные адсорбируемости на шунгитовом микроэлектроде позволяет ожидать эффективность проведения электрохимических окислительно-восстановительных реакций с участием органических соединений на микроповерхности композиционного электрода. Известно, что электрохимические процессы с участием органических молекул проходят, по-разному. По сути, можно синтезировать в ходе электрохимического процесса ХМЭ с различными металлами и их оксидами на микроповерхности электрода на шунгитовой основе.

На следующем рисунке 16 приведены ЦВА (катодная область) термообработанного графит+шунгита в присутствии в растворе различных концентраций CdSO4· 4H2O (кривые 2 и 3). Как следует из рисунка, необратимое электрохимическое восстановление Сd+2 — ионов на композите протекает при потенциалах отрицательнее — 1000мВ. Причем, высота катодного пика растет с тостом концентрации CdSO4 · 4 H2O. На основании результатов ЦВА можно предположить возможность электрохимического модифицирования поверхности пастового электрода из шунгита. Найденные области катодных потенциалов восстановления кадмия позволяют провести синтез приповерхностных комплексов металла с органическими лигандами.

Обозначения: 1-Фон-0,5 М Na2SO4; 2- 2· 10−3 М CdSO4 · 4 H2O; 3- 6· 10−3 М CdSO4 · 4 H2O, V=1000 мВ/min, t = 10000C, инертная среда (Ar).

Рисунок 16 — Циклические вольтамперограммы (катодная область) электрода (графит+шунгит) Анодные ветви исследований с двухвалентным сульфатом кадмия приведены на рисунке 17. Анодный ход поляризационных зависимостей по форме кривых в присутствий ионов кадмия не отличается от данных, полученных для фонового электролита (кривая 1). Обратный ход кривых показывает наличие анодного пика при значениях потенциалов Е=0 мВ, которая зависит от концентраций CdSO4· 4H2O в растворе как по величине тока максимума, так по значениям потенциалов его проявления. Природа этого максимума, по-видимому, связана с наложением химических реакции окисления восстановленных форм кадмия и железа, которые удерживаются на поверхности шунгитовой поверхности. В пользу данных рассуждений говорит и отсутствие анодных волн при поляризации электрода до потенциалов, не достигающих протекания каталитических процессов выделения кислорода и его производных в низших степенях окисления.

Обозначения: 1-Фон-0,5 М Na2SO4; 2- 6· 10−3 М CdSO4 · 4 H2O; 3- 10−2М CdSO4 · 4 H2O, V=1000 мВ/min, t = 10000C, инертная среда (Ar).

Рисунок 17 — Циклические вольтамперограммы (анодная область) электрода (графит+шунгит) На рисунке 18 А приведены результаты шунгита (катодная область) при температуре 10 000С в токе Ar. На катодной ветви поляризационных кривых композиционного электрода в присутствии молекул NiSO4· 7H2O обнаруживается необратимая волна электрохимического восстановления Ni+2-ионов при значениях потенциалов Е = -1250 мВ, с ростом тока от концентраций прибавленного в раствор неорганической соли. Ещё одной особенностью катодной волны разряда деполяризатора является имеющее место смещение её в анодную область от концентраций ионов никеля (кривые 1 и 2).

Анодные ветви исследований с двухвалентным сульфатом никеля приведены на рисунке 18 В. Анодный ход поляризационных зависимостей по форме кривых в присутствии никеля не отличается от данных, полученных для фонового электролита (кривая 1). Обратный ход кривых показывает наличие анодного пика при значениях потенциалов Е=0мВ, которая зависит от концентраций в растворе NiSO4· 7H2O, причем она растет пропорционально от количества последнего. Природа этого максимума, по-видимому, связана с наложением химических реакции окисления восстановленных форм никеля и железа, которые удерживаются на поверхности шунгита за счет адсорбционных процессов.

Обозначения: 1-Фон-0,5 М Na2SO4; 2- 6· 10−3 М NiSO4 · 7 H2O; 3- 10−2 М NiSO4 · 7 H2O, V=1000 мВ/min, t = 10000C, инертная среда (Ar).

Рисунок 18 — Циклические вольтамперограммы термообработанного графит+шунгита (катодная область-А), (анодная область-В).