Влияние растворителя-пластификатора на чувствительность полимерных сенсоров к катионам редкоземельных элементов (рзэ).

Спиридонов И.Г.

Санкт-Петербургский государственный университет,

Санкт-Петербург, Россия.

Аспирант 3г.

i.g.spiridonov@yandex.ru

Научный руководитель: Власов Ю. Г.

Как известно, при увеличении диэлектрической проницаемости растворителя-пластификатора увеличивается его способность сольватировать многозарядные ионы [1], что приводит к улучшению электрохимических характеристик сенсоров. В настоящей работе изучалась чувствительность сенсоров, изготовленных на основе диамидов 2,2’-дипиколиновой (ДПК) и 2,2’-дипиридил (ДПДПК) дикарбоновых кислот к катионам РЗЭ (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Yb). Мембраны сенсоров были пластифицированы 2-фтор-2’-нитро-дифениловым эфиром (2Ф2Н) (ε=50) и о-нитро-фенил-октиловым эфиром (НФОЭ) (ε=24) [2]. Ранее ДПК и ДПДПК показали высокую экстракционную способность по отношению к ряду РЗЭ в экспериментах по жидкостной экстракции [3, 4], а также высокую чувствительность к катионам РЗЭ при использовании их в качестве активных компонентов для мембран химических сенсоров [5, 6].

Проводилось изучение электрохимических свойств полимерных мембран химических сенсоров пяти типов на основе трех производных диамидов дипиколиновой кислоты (N,N’,N,N’-тетраизобутил­дипиколинамид, N,N’-диметил-N,N’-дициклогексилдипиколинамид и N,N’-диэтил-N,N’-ди(орто)толилдипиколинамид) и двух производных диамидов дипиридил-дикарбоновой кислоты (N⁶,N⁶'-диэтил-N⁶,N⁶'-дифенил-2,2'-бипиридин-6,6'-дикарбамид и N⁶,N⁶'-диэтил-N⁶,N⁶'-ди(4-фторофенил)-2,2'-дипиридин-6,6'- дикарбамид).

Полимерные мембраны были изготовлены из пласти­фицированного 2Ф2Н поливинилхлорида. В качестве катионообменной добавки использовался хлорированный дикарболлид кобальта в Н⁺-форме (ХДК). Соотношения компонентов сенсорных мембран аналогичны тем, что ранее использовались в сенсорах на основе НФОЭ [1, 2]. Чувствительность сенсоров изучалась методом калибровки (градуировки) по серии растворов индивидуального иона РЗЭ в диапазоне концентраций 10^-7–10^-3 М при фиксированном значении pH=2.

Сенсоры на основе ДПК изготовленные с использованием в качестве пластификатора 2Ф2Н в среднем имеют чувствительность на 5 мВ/дек больше, чем сенсоры, изготовленные с использованием 2Ф2Н. Для сенсоров на основе ДПДПК повышение чувствительности составило около 10 мВ/дек. При этом сохраняется характер зависимости чувствительности сенсоров от катиона РЗЭ – чувствительность сенсоров возрастает с увеличением порядкового номера РЗЭ. У ДПК-сенсоров наблюдается уменьшение логарифмов селективности lg(Ksel_La/Ln), а у ДПДПК-сенсоров характерно сильное уменьшение логарифмов коэффициентов селективности для катионов РЗЭ начала ряда и возрастание для катионов конца ряда. Также характерно уменьшение нижних пределов обнаружения сенсоров всех катионов РЗЭ.

Таким образом, применение 2Ф2Н в качестве пластификатора для мембран потенциометрических сенсоров улучшает их электрохимические характеристики по отношению к многозарядным катионам, таким как РЗЭ.

Литература:

[1] Bakker E., Buehlmann P., Pretsch E. Chem. Rev., 97, 3083-3132 (1997)

[2] Katsu T., Tsunamoto Y., Hanioka N., Komagoe K., Masuda K., Narimatsu S. Analytica chimica acta 620, 50–54, (2008)

[3] Paulenova A., Alyapyshev M. Yu., Babain V. A., Herbst R. S., Law J. D. Separation Science and Technology, 43(9), 2606-2618 (2008)

[4] Alyapyshev M., Babain V., Borisova N., Eliseev I., Kirsanov D., Kostin A., Legin A., Reshetova M., Smirnova Z. Polyhedron, 29(8) , 1998-2005 (2010)

[5] Спиридонов И.Г., Кирсанов Д.О., Бабаин В.А., Аляпышев М.Ю., Елисеев И.И., Власов Ю.Г., Легин А.В. Журнал Прикладной Химии, 84(8), 1354-1361 (2011)

[6] Кирсанов Д.О., Борисова Н.Е., Решетова М.Д., Иванов А.В., Евдокимов Д.В., Елисеев И.И., Аляпышев М.Ю., Спиридонов И.Г., Легин А.В., Власов Ю.Г., Бабаин В.А. ИзвАН сер Хим., принята к публикации (2012)