كارياكين أركادي أركاديفيتش. طريقة لتحضير عنصر استشعار عالي الثبات لبيروكسيد الهيدروجين

ومن المقرر أن تكون هذه الأطروحة متاحة في المكتبات في المستقبل القريب.

480 فرك. | 150 غريفنا | $7.5 "، MOUSEOFF، FGCOLOR، "#FFFFCC"،BGCOLOR، "#393939")؛" onMouseOut="return nd();"> الأطروحة، - 480 روبل، التسليم 1-3 ساعات، من 10-19 (بتوقيت موسكو)، ما عدا الأحد

كارياكين، أركادي أركاديفيتش. أقطاب الإنزيم باستخدام أشباه الموصلات البوليمرية والبلورات المتعددة غير العضوية: ملخص الأطروحة. ... دكتوراه في العلوم الكيميائية: 15.00.02 / جامعة موسكو الحكومية - موسكو 1996. - 33 ص: مريض. آر إس إل أود، 9 96-4/634-2

مقدمة للعمل

أهمية المشكلة، خصصت الأطروحة المقترحة لطرق اقتران القطب الكهربائي والتفاعلات الأنزيمية. يقصد المؤلف بمصطلح "الاقتران" أن التفاعل الكهروكيميائي يحدث استجابةً لفعل التعرف البيولوجي، والذي يعتبر في هذا العمل تفاعلًا إنزيميًا. وفقًا للتصنيف المقبول عمومًا، يتم تقسيم أقطاب الإنزيم إلى ثلاث مجموعات. يمكن للموقع النشط للإنزيم تبادل الإلكترونات مباشرة مع مادة القطب، كما يحدث في أقطاب الإنزيم من الجيل الثالث. تعتمد أقطاب الإنزيم من الجيل الثاني على استخدام وسطاء متنقلين أو مثبتين بشكل منتشر لهذا الغرض. حتى الآن، لم يفقد تحسين أجهزة الاستشعار الحيوية من الجيل الأول التي تعمل على مبدأ تقليل الأكسدة للركيزة المترافقة أو منتج التفاعل الأنزيمي أهميته. سوف يأخذ العمل المقترح في الاعتبار جميع الأنواع الثلاثة من أقطاب الإنزيم.

في الوقت الحالي، فإن متطلبات التشخيص السريري وحماية البيئة والمجالات الصناعية المختلفة هي التي تدفع البحث عن طرق تحليل رخيصة ومحددة وسريعة. تلبي أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية هذه المتطلبات بشكل مثالي. إن بساطة جهاز التسجيل وخصوصية التعرف البيولوجي، إلى جانب المعدلات العالية للتحفيز الكيميائي، توفر لأجهزة الاستشعار البيولوجية الأولوية في الكيمياء التحليلية الحيوية. لا عجب أنه بعد سنوات قليلة من اكتشاف أول جهاز استشعار بيولوجي، تم قبوله للإنتاج الضخم من قبل شركة Yellow Springs Instruments. ويمكن توضيح نجاح جهاز استشعار حيوي آخر، وهو كاشف الجلوكوز الشخصي، من خلال الأرقام التالية: الإنتاج، الذي بدأ كشركة متواضعة في عام 1987، وصل إلى حجم مبيعات قدره نصف مليار دولار أمريكي سنويًا في سبع سنوات فقط.

وليس من المستغرب أن يركز العمل المقترح أيضًا على أجهزة التحليل الكهربائي المعتمدة على الإنزيمات. لقد نشأت صياغة بعض المشاكل في الواقع من الحاجة إلى تحسين أجهزة الاستشعار البيولوجية الموجودة.

من الناحية العملية، من المهم ملاحظة استخدام أقطاب الإنزيم أيضًا لتطوير خلايا الوقود وأنظمة التخليق الكهربائي الحيوي. وإذا كانت مهمة إنشاء عناصر الوقود الحيوي قد فقدت أهميتها إلى حد ما على مدى السنوات العشر الماضية، بعد أن انتقلت جغرافيا إلى بلدان الشرق الأوسط وجنوب شرق آسيا، فإن مشاكل التخليق الكهربائي الحيوي لا تزال بحاجة إلى حل، ربما في المستقبل القريب. من منظور التكنولوجيا المستقبلية، قد تجد أنظمة اقتران تفاعل الإنزيم الكهربائي تطبيقات غير متوقعة كأجهزة إدخال / إخراج في أجهزة الكمبيوتر البيولوجية.

كما بدا عند صياغة المشكلة، ينبغي أن تكون مثل هذه الدراسة

مكرس لتطبيق المعرفة المتراكمة بواسطة الكيمياء الكهربائية الحديثة لأغراض التحفيز الكهربائي الحيوي. ومع ذلك، فإن ظروف تشغيل المحفزات البيولوجية تملي متطلباتها الخاصة لخصائص الأقطاب الكهربائية المعدلة. وهكذا، عند أداء هذا العمل، كان على المؤلف أن يحل المشاكل الكهروكيميائية الفعلية. تشمل الأمثلة الأكثر وضوحًا إطالة نشاط الأكسدة والاختزال للبوليانيلين في منطقة الأس الهيدروجيني الفسيولوجي ودراسة مجموعة جديدة من البوليمرات النشطة كهروكيميائيًا والتي تم الحصول عليها عن طريق البلمرة الكهربية لمؤشرات الأكسدة والاختزال في سلسلة الأزين.

الغرض من العملكان هناك بحث عن طرق جديدة لدمج التفاعلات الأنزيمية والكهروكيميائية لتطوير أقطاب الإنزيم للأجيال الأولى والثانية والثالثة باستخدام أفلام أشباه الموصلات البوليمرية والبلورات المتعددة غير العضوية. تم التخطيط لتطوير أقطاب الإنزيم بشكل أساسي لأسباب تتعلق بإنشاء أنظمة تحليل كهربائي جديدة وأكثر تقدمًا.

الجدة العلمية. تغطي الأطروحة المقترحة جميع أنواع اقتران الأقطاب الكهربائية والتفاعلات الأنزيمية الموجودة. بدءًا من ظاهرة التحفيز الكهربائي الحيوي المباشر، ينتقل البحث بعد ذلك إلى تطبيق البوليمرات الموصلة والبلورات غير العضوية لإنشاء أقطاب إنزيمية من الجيل الأول والثاني.

يضع عمل الأطروحة أسس العديد من الاتجاهات العلمية. لقد شكلت ظاهرة التحفيز الكهربائي الحيوي بواسطة الهيدروجيناز أساسًا للعديد من الأعمال في هذا المجال. ولعل ما لا يزال أصليًا هو مقارنة آليات عمل الإنزيم في الوضعين المتجانس والكهروكيميائي. سمحت الآلية الجزيئية المقترحة لعمل الهيدروجيناز للمؤلف بصياغة فرضية حول إدراج الإنزيمات في التحفيز الكهربائي الحيوي المباشر من خلال آلية التبادل المباشر للإلكترونات بين المركز النشط للإنزيم والقطب الكهربائي.

وكان المجال المستقل هو دراسة البلمرة الكهربية لأصباغ الآزين، والتي تعتبر وسطاء للتفاعلات الكهروكيميائية الحيوية. أدت دراسة بنية مجموعة جديدة من البوليمرات وتحسين ظروف تركيبها الكهربائي إلى اتجاه علمي مستقل. احتفظت البوليمرات الناتجة بخصائص المونومرات الأصلية، كونها شكلاً من أشكال تثبيت الوسطاء على الأقطاب الكهربائية، وفي الوقت نفسه أظهرت خصائص غير تقليدية جديدة. على وجه الخصوص، تحولت الأزينات البوليمرية إلى محفزات كهربائية فعالة لتجديد العوامل المساعدة، مما جعل من الممكن إنشاء أقطاب كهربائية لنزع الهيدروجين بناءً عليها.

كان من الأساسيات في الكيمياء الكهربائية الأساسية والتطبيقية للبوليمرات الموصلة تخليق البوليانيلين المخدر ذاتيًا، والذي ينشط كهروكيميائيًا في المحاليل المائية المحايدة والقلوية. باستخدام البوليمر المخدر ذاتيًا كمثال، كان من الممكن تتبع خصائص البوليانيلين عند قيم الرقم الهيدروجيني العالية. عند الانتقال من

تم اقتراح إنشاء أجهزة استشعار حيوية لقياس الجهد تعتمد على اليوليانيلين. بالإضافة إلى المزايا التكنولوجية لاستخدام بوليمر موصل كعنصر استشعار، كانت أجهزة الاستشعار الحيوية الناتجة ذات حساسية أعلى بكثير مقارنة بالأنظمة المعروفة.

يحتوي العمل المقترح على أولوية لاستخدام المواد غير العضوية
ulicrystals من اللون الأزرق البروسي لأغراض الاستشعار البيولوجي. تمكنت من التوليف
محفز الصدمة للحد الانتقائي من بيروكسيد الهيدروجين، غير حساس
: الأكسجين في مجموعة واسعة من الإمكانات. هذا حل المشكلة القديمة
أجهزة الاستشعار الحيوية غير المقيسة - تأثير التداخل لعوامل الاختزال. 4

وأخيرا، فإن النتائج الناجحة التي لا شك فيها والتي تحققت في هذا العمل تشمل تحسين تجميد الإنزيم على سطح الأقطاب الكهربائية المعدلة. جعلت الطريقة المقترحة لتشكيل الأغشية المحتوية على الإنزيم من الممكن زيادة ثبات المحفزات البيولوجية بشكل كبير.

قيمة عمليةيتكون في المقام الأول من إنشاء أنواع جديدة من أقطاب الإنزيم المناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات.

تم تطوير أقطاب إنزيم الجيل الأول المعتمدة على اللون الأزرق البروسي لاستخدامها في أنظمة التحليل الكهربائي. إن استبدال البلاتين بقطب معدل باستخدام بلورات غير عضوية لا يقلل فقط من تكلفة جهاز الاستشعار البيولوجي. نظرًا لنشاط الامتصاص العالي، يمكن أن تتسمم المحفزات المعتمدة على مجموعة البلاتين بعدد كبير من المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض، بما في ذلك الثيول والكبريتيدات وما إلى ذلك، وهو أمر غير نموذجي للمحفزات الكهربائية المعتمدة على اللون الأزرق البروسي. نظرًا للهيكل متعدد الطبقات لهذا الأخير على الأقطاب الكهربائية المعدلة، فمن الممكن تحقيق أعلى كثافة تيار لتخفيض بيروكسيد الهيدروجين مقارنةً بأنظمة التحفيز الكهربائي المعروفة. وباستخدام جهاز استشعار حيوي للجلوكوز يعتمد على اللون الأزرق البروسي، تم إثبات الحساسية العالية والانتقائية لأجهزة الاستشعار، التي تلبي متطلبات التشخيص غير الجراحي.

إن تصنيع محفز كهربائي لتقليل بيروكسيد الهيدروجين، غير حساس للأكسجين، يعتمد على اللون الأزرق البروسي، يجعل من الممكن تقليل إمكانات قطب المؤشر بشكل كبير، مما يجعل استجابة المستشعر مستقلة عن وجود عوامل الاختزال مثل الأسكوربات والباراسيتامول وبالتالي يسمح لنا بحل المشكلة الأكثر أهمية المتمثلة في أجهزة الاستشعار الحيوية غير القياسية القائمة على الأكسيداز. إن استخدام القطب المتطور ككاشف في نظام حقن التدفق يزيد من سرعة التحليل. بالإضافة إلى التحليل الموضح للجلوتين

4 الماعز والإيثانول، ويمكن صنع جهاز استشعار حيوي مماثل لتحليل أي مادة في وجود الأكسيداز المناسب. ومن بين المواد المهمة عمليًا والتي يمكن تحليلها بهذه الطريقة الكولسترول والجلسرين والأحماض الأمينية والجلاكتوز. مجالات تطبيق أجهزة الاستشعار الحيوية المعتمدة على Prussian Blue هي التشخيص السريري وبعض مجالات صناعة الأغذية.

إحدى النتائج العملية المهمة هي تطوير أجهزة استشعار حيوية لقياس الجهد تعتمد على البوليانيلين. إن استخدام الأخير كمحول لدرجة الحموضة يجعل من الممكن زيادة حساسية أجهزة الاستشعار الحيوية. كان لقطب إنزيم الجلوكوز المعتمد على البوليانيلين استجابة أعلى بثلاث إلى أربع مرات مقارنة بترانزستور التأثير الميداني الحساس للجلوكوز. وكان حد الكشف عن المواد الفوسفورية العضوية باستخدام جهاز الاستشعار البيولوجي القائم على البوليانيلين هو 10-7 م، وهو أقل من أنظمة قياس الجهد المعروفة (10/5 * 10 _ 6 م). يمكن استخدام أجهزة الاستشعار الحيوية لقياس الجهد المعتمدة على البوليانيلين في التشخيص السريري لتحليل نفس الجلوكوز، وكذلك الكوليسترول المرتبط، وثلاثي الجليسريدات، وما إلى ذلك. ومن الممكن استخدام أجهزة الاستشعار الحيوية لقياس الجهد المعتمدة على البوليانيلين لحماية البيئة.

يفتح إنشاء أقطاب نزع الهيدروجين فرصًا كبيرة لأغراض التحليل الكهربائي، نظرًا لأن إنزيمات هذه المجموعة يبلغ عددها أكثر من 500 اسم وتحفز تحويل مجموعة واسعة من المواد. البلمرة الكهربية هي طريقة لشل حركة الوسطاء المستخدمة في تفاعلات التحفيز الكهربائي الحيوي على القطب الكهربائي. تعتبر الأقطاب الكهربائية المعدلة الناتجة عبارة عن محفزات كهربائية أكثر كفاءة وتظهر استقرارًا تشغيليًا أعلى بعشرات المرات. إن استخدام الآزينات البوليمرية يجعل من الممكن إنشاء أجهزة استشعار حيوية لكل من ركائز الأكسدة والاختزال في إنزيمات الهيدروجيناز، حيث يمكن إجراء التجديد الكهروكيميائي للعامل المساعد NAD + /NADH في أي اتجاه. إلى جانب تلك التي تعتمد على العوامل المساعدة، تم تطوير أجهزة استشعار حيوية قصيرة العمر خالية من الكواشف تعتمد على إنزيمات الهيدروجيناز.

يمكن أيضًا استخدام أقطاب هيدروجيناز، جنبًا إلى جنب مع قطب إنزيم الهيدروجين الخالي من الكواشف، لإنشاء خلايا الوقود الحيوي.

إن طريقة تثبيت الإنزيمات في بولي إلكتروليتات غير قابلة للذوبان في الماء من مخاليط الماء والكحول التي تحتوي على نسبة عالية من المذيبات العضوية لها قيمة عملية. تتميز الأغشية المحتوية على إنزيم الأمة بثبات عالي والتصاق جيد بسطح الأقطاب الكهربائية المعدلة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الأغشية متوافقة حيويا.

أخيرًا، يمكن للأقطاب الكهربائية المعدلة والمعتمدة على البوليانيلين المخدر ذاتيًا وأزينات البوليمر والأزرق البروسي والأفلام التي تتطلب البدء الأنودي والكاثودي أن تجد تطبيقات جنبًا إلى جنب مع التكنولوجيا الحيوية.

5 الكيمياء وفي مجالات أخرى من الكيمياء الكهربائية.

طرق البحث. استخدم العمل الأساليب الكهروكيميائية والحركية في أوضاع توفر أقصى قدر من محتوى المعلومات. في الدراسات الحركية، تم التحكم في تركيز الركيزة أو منتج التفاعل الأنزيمي من خلال القياس الطيفي أو الاستقطابي. تم إجراء التحليل الحركي باستخدام معدلات التفاعل الأولية والحركية الكاملة. لتبسيط التحليل الحركي، تم اقتراح شكل عام لكتابة معادلة معدل التفاعلات الحفزية غير المتفرعة في الوضع الثابت. اعتمدت الدراسات الكهروكيميائية على طرق منحنيات الاستقطاب الثابتة وقياس الجهد الدوري. كما تم استخدام طريقة المعاوقة الكهروكيميائية. تم إجراء البلمرة الكهربية والترسيب الكهربي في أوضاع الديناميكية الديناميكية والقوة. لدراسة الحركية الكهروكيميائية، كان من الضروري استخدام طريقة القطب الكهربائي الدوار. تمت دراسة المستشعرات الكيميائية والبيولوجية المطورة في أوضاع قياس السائل المنوي عند جهد ثابت لمؤشر القطب الكهربائي وقياس الجهد. لتحليل بنية البوليمرات الآزينية، تم استخدام طرق الكيمياء الكهروكيميائية الطيفية والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء. من أجل زيادة سرعة التحليل، تم تجميع تركيب الحقن الحالي مع خلية كهروكيميائية من النوع النفاث الجداري، مما يضمن وضع هيدروديناميكي مفيد للقطب المؤشر.

الموافقة على العمل. تم عرض نتائج العمل في المؤتمرات الروسية والدولية: الندوة الدولية حول البيولوجيا الجزيئية للهيدروجينيز (سيجد، 1985)، مؤتمر عموم الاتحاد الثالث "أجهزة الاستشعار الكيميائية" (لينينغراد، 989)، الندوة الدولية حول طرق التحليل الحيوي (براغ، 1990)، المؤتمر الدولي "أجهزة الاستشعار ومحولات المعلومات" (يالطا، 1991)، المؤتمر الدولي "التكنولوجيا الحيوية في بريطانيا العظمى" (ليدز، 1991)، الاجتماعات الروسية الألمانية حول أجهزة الاستشعار البيولوجية (موسكو، 1992، مونستر، 1993)، السابع للجميع- Union Imposium on Engineering Enzymology (موسكو، 1992)، المدرسة العلمية الدولية للمواد الحساسة للضوء (Pushchino، 1994)، ندوة حول الكيمياء الكهربائية للبوليمرات الموصلة في معهد الكيمياء الكهربائية الذي سمي باسمه. أ.ن. فرومكين راس (موسكو، 1995)، الاجتماع الدولي حول الكيمياء الكهربية لطلاءات البوليمر النشطة كهربيًا، /VEEPF "95 (موسكو، 1995)، المؤتمر الدولي التاسع "أجهزة الاستشعار الأوروبية ومولدات Ransducers" 95" (ستوكهولم، 1995)، الاجتماع الدولي الثالث "أنظمة أجهزة الاستشعار الحيوية" للتطبيقات الصناعية" (لوند، 1995)، المؤتمر الدولي 5 التحفيز الكيميائي-95" (سوزدال، 1995)، الندوة الدولية الخامسة "الحركية في الكيمياء التحليلية" (موسكو، 1995)، في اجتماع الجمعيات الكهروكيميائية في البرتغال وإسبانيا (أبغارف ، 1995)، في الندوة الدولية الأولى حول أجهزة الاستشعار البيولوجية في منطقة غران المحيط الهادئ (ولونجونج، 1995)، في الاجتماع الدولي بشأن

البوليمرات متعددة الوظائف وأنظمة البوليمر الرقيقة (ولونجونج، 1996)، في المؤتمر الدولي السادس للتحليل الكهربائي "ESEAC96" (دورهام، 1996).

المنشورات. بناءً على مواد الأطروحة، تم نشر 41 عملاً مطبوعًا، وحصلت على شهادة المؤلف.

هيكل ونطاق العمل. الرسالة عبارة عن مخطوطة تتكون من 12 فصلاً ومقدمة وخاتمة، بالإضافة إلى الاستنتاجات وقائمة المؤلفات المستشهد بها (347 عنوانًا). حجم الرسالة هو 383 صفحة، منها 76 شكلاً و8 جداول.

مجلة الكيمياء التحليلية، 2009، المجلد 64، العدد 12، ص. 1322-1323

الذكرى السنوية أ. كارياكين

في 9 ديسمبر 2009، احتفل أركادي أركاديفيتش كارياكين، دكتور في العلوم الكيميائية، وأستاذ ورئيس مختبر الطرق الكهروكيميائية بقسم الكيمياء التحليلية بجامعة موسكو الحكومية، بالذكرى الخمسين لتأسيسه. م.ف. لومونوسوف (جامعة ولاية ميشيغان).

أ.أ. ولد كارياكين في موسكو لعائلة من الكيميائيين. كان والده أركادي فاسيليفيتش كارياكين أستاذًا ورئيسًا للمختبر في معهد الكيمياء الجيوكيميائية والكيمياء التحليلية الذي سمي على اسمه. أكاديمية فيرنادسكي للعلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. بعد تخرجه بمرتبة الشرف من كلية الكيمياء بجامعة موسكو الحكومية عام 1981، واصل أ. أ. كارياكين العمل في الكلية، وترقى من رتبة مساعد إلى أستاذ. وفي عام 1985 دافع عن أطروحة الدكتوراه في تخصص “الحركية والتحفيز” حول موضوع: “الحركية الكيميائية والكهروكيميائية لعمل إنزيم الهيدروجيناز”، وفي عام 1996 دافع عن أطروحة الدكتوراه في نفس التخصص حول موضوع “الإنزيم”. أقطاب كهربائية تعتمد على بوليمرات أشباه الموصلات والبلورات غير العضوية".

اهتماماته العلمية واسعة ومتنوعة. تتمثل الأولوية الرئيسية للنشاط، الذي تم تشكيله في قسم الإنزيمات الكيميائية ويتم تنفيذه في قسم الكيمياء التحليلية، في تطوير وتطبيق طرق جديدة للتحليل الكهروكيميائي باستخدام الأنظمة الحفزية القائمة على البلورات غير العضوية، وإجراء البوليمرات والجزيئات الحيوية. من بين الأعمال التي تم تنفيذها تحت قيادة أركادي أركاديفيتش، يمكن تسليط الضوء على تطوير أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية لتحديد بيروكسيد الهيدروجين، والتي لها خصائص قياسية، وكذلك بناء أجهزة الاستشعار الحيوية على أساسها باستخدام إنزيمات فئة الأكسيداز. وله سلطة في هذا المجال، سواء في المجتمع العلمي المحلي أو في الخارج. تستمر الأبحاث بنجاح، مما أدى إلى تطوير أجهزة استشعار لرصد T/U للأيضات البشرية، وأنظمة للتحليل السريري ومراقبة جودة الأغذية. أن تكون من الرواد في

الذكرى السنوية أ. كارياكين

مجال التحفيز الكهربائي الحيوي المباشر، أ.أ. يواصل كارجاكين دراسة أقطاب إنزيم الهيدروجين المعتمدة على إنزيمات الهيدروجين، والتي بدأها حتى قبل الدفاع عن أطروحته الأولى. قام بتطوير خلايا الوقود بناءً على الإنزيمات التي لها خصائص حالية شديدة وتعمل في بيئة بكتيرية.

تحت قيادة أركادي أركاديفيتش، تم الدفاع بنجاح عن 8 أطروحات مرشحة، ونشر 4 دراسات مع زملائه - 9 مراجعات، وأكثر من 70 مقالة أصلية، وحصل على 3 براءات اختراع، وقدم العديد من التقارير. وهو عضو في هيئات التحرير للمجلات العلمية التحليل الكهربائي، اتصالات الكيمياء الكهربائية و تالانتا. يعمل أركادي أركاديفيتش بنشاط على تطوير التعاون الدولي مع الفرق العلمية الرائدة في الخارج. بين زملاء وأصدقاء أ.أ. Karjakin معروف على نطاق واسع من قبل العلماء من السويد وألمانيا وإيطاليا والولايات المتحدة الأمريكية وغيرها

بلدان الأبحاث التي أجريت تحت إشراف أ.أ. Karyakin، بدعم من المؤسسات العلمية الروسية والأوروبية. وهو عضو في مجلسي أطروحة في كلية الكيمياء بجامعة موسكو الحكومية.

يشارك أركادي أركاديفيتش في الغناء الكلاسيكي. وهو عضو في الاستوديو الصوتي في البيت المركزي للعلماء التابع لأكاديمية العلوم الروسية، بقيادة فنان الشعب في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية Z.L. تتمتع سوتكيلافا بركوب الخيل والتزلج. إنه ودود دائمًا، ويتعاون بنشاط مع المتخصصين في مختلف مجالات العلوم، ويتمتع بالسلطة بين زملائه وطلابه.

الزملاء والأصدقاء، هيئة تحرير مجلة الكيمياء التحليلية تهنئ بحرارة أركادي أركاديفيتش بمناسبة الذكرى السنوية له وتتمنى له الصحة والنجاح الإبداعي الكبير في أنشطته العلمية والتربوية.

مجلة الكيمياء التحليلية المجلد 64< 12 2009

لمواصلة قراءة هذه المقالة، يجب عليك شراء النص الكامل. يتم إرسال المقالات بالتنسيق قوات الدفاع الشعبيإلى عنوان البريد الإلكتروني المحدد أثناء الدفع. وقت التسليم هو أقل من 10 دقائق. تكلفة مقال واحد - 150 روبل.

يتعلق الاختراع بطريقة تحضير عنصر استشعار عالي الثبات لبيروكسيد الهيدروجين ويمكن استخدامه في الكيمياء التحليلية، والتشخيص السريري، والمراقبة البيئية، وفي مختلف مجالات الصناعة. تتضمن الطريقة تثبيت اللون الأزرق البروسي باستخدام هيكسسيانوفيرات النيكل. في هذه الحالة، يتم إجراء ترسيب متسلسل للأزرق البروسي وهيكساسيانوفيرات النيكل. تتيح هذه الطريقة إنشاء أجهزة استشعار ذات حساسية عالية وانتقائية واستنساخ جيد للإشارة الحالية، أي. مع ارتفاع الاستقرار. 1 الراتب و-لي، 2 مريض.

رسومات لبراءة الاختراع RF 2442976

يتعلق الاختراع بطريقة تحضير عنصر حساس لجهاز استشعار لبيروكسيد الهيدروجين. على وجه الخصوص، إلى طريقة لتثبيت اللون الأزرق البروسي، وهو محفز كهربائي لاختزال بيروكسيد الهيدروجين، باستخدام هيكسسيانوفيرات النيكل.

يعد تحديد بيروكسيد الهيدروجين مهمة تحليلية مهمة للتشخيص السريري والمراقبة البيئية والتطبيقات الصناعية المختلفة. ويجب تحديد محتواه في المياه الجوفية وهطول الأمطار في الغلاف الجوي، حيث ينتهي به الأمر نتيجة للانبعاثات الصادرة عن الصناعة ومحطات الطاقة النووية، وكذلك في صناعة المواد الغذائية.

اليوم، عنصر الاستشعار الأكثر فعالية لتحديد بيروكسيد الهيدروجين هو الأزرق البروسي - سداسي الحديد (III) (II). تُستخدم الأقطاب الكهربائية الخاملة (البلاتين والذهب والكربون الزجاجي) المعدلة باللون الأزرق البروسي على نطاق واسع في تصميم مستشعرات بيروكسيد الهيدروجين وأجهزة الاستشعار الحيوية التي تحتوي على أكاسيداز مثبتة كعنصر حساس حيويًا.

عندما يتفاعل الغشاء الأزرق البروسي مع بيروكسيد الهيدروجين المحدد، يتحلل الأخير إلى أيون الهيدروكسيد OH - . عند التركيزات المنخفضة من بيروكسيد الهيدروجين، يكون تأثيره على خصائص المستشعر ضئيلًا. ومع ذلك، أثناء القياسات المستمرة، يمكن تشكيل كمية كبيرة من أيونات الهيدروكسيد، مما يؤدي إلى الذوبان التدريجي للطلاء الأزرق البروسي من سطح القطب. لإجراء مراقبة مستمرة لمحتوى بيروكسيد الهيدروجين، يلزم وجود أجهزة استشعار تتمتع، إلى جانب الحساسية العالية والانتقائية، باستنساخ جيد للإشارة الحالية، أي أنها تتمتع بثبات عالٍ.

جوهر الاختراع هو كما يلي:

تم اقتراح طريقة للترسيب المشترك لعنصر حساس (الأزرق البروسي) ومثبت (هيكساسيانوفيرات النيكل) على سطح قطب كهربائي لإنتاج مستشعر عالي الثبات لبيروكسيد الهيدروجين؛

تم اقتراح طريقة للترسيب المتسلسل لعنصر حساس (الأزرق البروسي) ومثبت (هيكساسيانوفيرات النيكل) على سطح قطب كهربائي لإنتاج مستشعر عالي الثبات لبيروكسيد الهيدروجين.

الطريقة الكهروكيميائية للترسيب المشترك للأزرق البروسي وهكساسيانوفيرات النيكل على سطح القطب

تم إجراء عملية الترسيب الكهربي المشترك لسداسي سيانوفيرات النيكل والأزرق البروسي في الوضع الديناميكي الديناميكي، عندما تم جرف الجهد المطبق على قطب العمل من 0 إلى +0.75 فولت، وكان معدل الاجتياح المحتمل 50-100 مللي فولت/ثانية، لمدة 5-20 دورة. تم إجراء التوليف في خلية ثلاثية الأقطاب تحتوي على قطب كهربائي عامل، وقطب مرجعي لكلوريد الفضة، وقطب كهربائي مساعد من الكربون الزجاجي. يحتوي محلول النمو على 1 ملي مولار K و x ملي مولار NiCl و (1-x) ملي مولار FeCl3 (x من 0.1 إلى 0.9) في إلكتروليت خلفي قدره 0.1 مولار كلوريد الصوديوم، و0.1 مولار حمض الهيدروكلوريك.

بعد ذلك تم تدوير الأقطاب الكهربائية في النطاق المحتمل من 0 إلى +1 فولت في إلكتروليت خلفي قدره 0.1 مولار كلوريد الصوديوم، و0.1 مولار حمض الهيدروكلوريك بمعدل اكتساح محتمل قدره 40 مللي فولت / ثانية لمدة 20 دورة. وبعد ذلك تم تعريض الأقطاب الكهربائية للمعالجة الحرارية عند 100 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة وتبريدها إلى درجة حرارة الغرفة.

ويبين الشكل 1 مقارنة بين الاعتمادات الحالية مقابل الوقت في تدفق مستمر قدره 1·10 -3 M H 2 O 2 لأجهزة الاستشعار ذات العناصر الحساسة المستندة إلى اللون الأزرق البروسي والأزرق البروسي المستقر مع هيكسسيانوفيرات النيكل عن طريق الترسيب المشترك من المحاليل الملحية. بالنسبة للطلاء المختلط، كان من الممكن تقليل ثابت التعطيل للطلاء الحفزي تقريبًا من حيث الحجم - كان 5·10 -3 دقيقة -1 مقارنة بـ 45·10 -3 دقيقة -1 للأزرق البروسي. في وضع التدفق المستمر لبيروكسيد الهيدروجين إلى سطح القطب الكهربائي خلال 20 دقيقة، يفقد المستشعر المزود بعنصر استشعار مستقر أقل من 10% من قيمة الإشارة الأولية، بينما يفقد المستشعر المعتمد على اللون الأزرق البروسي أكثر من 35% من الإشارة القيمة في 10 دقائق.

الطريقة الكهروكيميائية للترسيب المتسلسل للأزرق البروسي وهكسسيانوفيرات النيكل على سطح القطب الكهربائي

تم إجراء عملية التركيب الكهربائي المتسلسل للطبقات الحفزية من اللون الأزرق البروسي وطبقات التثبيت من هيكسسيانوفيرات النيكل في خلايا مختلفة ثلاثية الأقطاب. تحتوي إحدى الخلايا على محلول نمو لتخليق هيكساسيانوفيرات النيكل: 1 ملي مولار K3 و1 ملي مولار NiCl2 في إلكتروليت خلفي يحتوي على 0.1 مولار كلوريد كلوريد، و0.1 مولار حمض الهيدروكلوريك. احتوت الخلية الثانية على محلول للتخليق الكهربائي للأزرق البروسي؛ وتنوعت تركيزات الملح في نطاق 0.5-4 ملم لكل من FeCl 3 وK 3. تم إجراء الترسيب الكهروكيميائي لطلاء هيكساسيانوفيرات النيكل في الوضع الديناميكي الديناميكي، مع اكتساح محتمل من 0 إلى +0.75 فولت، وكان معدل الكنس المحتمل 50-100 مللي فولت/ثانية، لمدة 1-5 دورات. تم إجراء الترسيب الكهربي للأزرق البروسي في الوضع الديناميكي الديناميكي، مع اكتساح محتمل من +0.4 إلى +0.75 فولت، وكان معدل الكنس المحتمل 10-20 مللي فولت/ثانية، لمدة 1-5 دورات. بعد ترسيب أحد المركبات، يتم شطف القطب الكهربائي بالماء المقطر ونقله إلى خلية أخرى للترسيب اللاحق لمركب آخر. تراوح العدد الإجمالي للطبقات في العنصر الحساس للمستشعر من 2 إلى 20.

تشبه مراحل معالجة القطب الكهربائي بعد الانتهاء من عملية التخليق الكهربائي تلك الموضحة في المثال 1.

من الواضح من الشكل 2 أنه بالنسبة للمستشعر الذي يحتوي على عنصر استشعار يعتمد على طلاء أزرق بروسي مثبت باستخدام هيكساسيانوفيرات النيكل عن طريق الترسيب الكهربائي المتسلسل، تكون الإشارة مستقرة لمدة ساعة واحدة أو أكثر، بينما في حالة المستشعر الذي يحتوي على عنصر استشعار غير مستقر ، يتم فقدان أكثر من 35 في 10 دقائق٪ من قيمة الإشارة الأولية. كان من الممكن تقليل ثابت التعطيل للطلاء الحفاز للأزرق البروسي، المستقر باستخدام هيكساسيانوفيرات النيكل عن طريق الترسيب الكهربي المتسلسل، بمقدار أربعة أوامر من حيث الحجم: بالنسبة له كان الثابت 5·10 -6 دقيقة -1، بينما بالنسبة للأزرق البروسي كان ثابتًا 4.5-10 · -2 دقيقة -1.

تم الحصول على جميع خصائص أجهزة الاستشعار من التجارب التي أجريت في وضع اختبار التدفق والحقن في المخزن المؤقت للفوسفات (0.1 M KCl، 0.1 M KH 2 PO 4، pH = 6.0). معدل تدفق المحلول المنظم هو 0.25 مل/دقيقة. إمكانات التشغيل 0 فولت rel. Ag/AgCl/1 M بوكل.

الأدب

1. أركادي أ. كارياكين، الأزرق البروسي ونظائره: الكيمياء الكهربائية والتطبيقات التحليلية. التحليل الكهربائي (2001)، 13، 813-19.

صيغة الاختراع

1. طريقة تحضير عنصر حساس لحساس بيروكسيد الهيدروجين، تتميز بأنه من أجل زيادة ثبات العنصر الحساس، يتم تثبيت اللون الأزرق البروسي باستخدام هيكسسيانوفيرات النيكل.

2. طريقة لتحضير عنصر حساس وفقا للمطالبة 1، تتميز بأنه لزيادة ثبات العنصر الحساس، يتم استخدام الترسيب المتسلسل للأزرق البروسي وهكسسيانوفيرات النيكل.