ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2024.247.315-326isplta-285Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯCHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD. BIO TECHNOLOGYХимические сенсоры на основе халькогенидных пленок ZnI2-PbI2-As2Se3 для определения содержания цинка в водных растворахChemical sensors based on ZnI2-PbI2-As2Se3 chalcogenide films for determining of zinc content in aquas solutionsБайдаковД. Л.BaidakovD. L.

БАЙДАКОВ Дмитрий Леонидович – доцент

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург, Россия

BAIDAKOV Dmitry L. – DSc (Chemistry), Assistant professor

194021. Institute per. 5. St. Petersburg. Russia

chemwood@rambler.ruМихайловаН. В.MichailovaN. V.

МИХАЙЛОВА Нинель Вадимовна – доцент лечебного факультета Института медицинского образования

197341, Коломяжский пр., д. 21, Санкт-Петербург, Россия

MICHAILOVA Ninel V. – DSc (Chemistry), Assistant professor, Faculty of Medicine, Institute of Medical Education

197341. Kolomyazhsky av. 5. St. Petersburg. Russia

ninel3971@mail.ruШелоумовА. В.SheloumovA. V.

ШЕЛОУМОВ АНДРЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ – профессор, доктор технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург, Россия

SHELOUMOV Andrey V. – DSc (Technical), Professor

194021. Institute per. 5. St. Petersburg. Russia

wood-plast@mail.ruВиграненкоЮ. Т.VigranenkoYu. T.

ВИГРАНЕНКО ЮРИЙ ТРОФИМОВИЧ – профессор, доктор химических наук

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург, Россия

 

VIGRANENKO Yury T. – DSc (Chemical), Professor

194021. Institute per. 5. St. Petersburg. Russia

larisavigranenko@mail.ruСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest UniversityRussian FederationФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова»РоссияFederal State Budgetary Institution Scientific Research Center named after V.A. AlmazovRussian Federation2024140420241247315326Copyright © Байдаков Д.Л., Михайлова Н.В., Шелоумов А.В., Виграненко Ю.Т., 20242024Байдаков Д.Л., Михайлова Н.В., Шелоумов А.В., Виграненко Ю.Т.Baidakov D.L., Michailova N.V., Sheloumov A.V., Vigranenko Y.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/285

Халькогенидные стекла и пленки на основе селенидов мышьяка, содержащие иодиды металлов, имеют уникальные свойства и большое практическое применение. Они прозрачны в ИК-диапазоне спектра, имеют низкую чувствительность к примесям и высокую химическую устойчивость в агрессивных средах. Стеклообразные полупроводники используются при производстве оборудования и приборов в оптической промышленности, как составляющие биочипов, а также в качестве материалов мембран ионоселективных электродов. Для синтеза стекол ZnI2-PbI2-As2Se3 использовались иодид цинка (х.ч), иодид свинца (х.ч.), триселенид мышьяка (о.с.ч.). Стекла синтезировали при максимальной температуре 900ºС в вакуумированных кварцевых ампулах. При достижении максимальной температуры синтеза ампулы с расплавом при постоянном перемешивании выдерживали 12 ч, затем производили закалку расплава в воде со льдом. Пленки ZnI2-PbI2-As2Se3 наносили из растворов стекол в н-бутиламине. Установлено, что для халькогенидных стекол и пленок одного и того же состава удельная электропроводность и энергия активации переноса заряда в пределах погрешности измерений не отличаются. Впервые получены химические сенсоры на основе пленочных мембран ZnI2-PbI2-As2Se3 для прямого определения содержания цинка в водных растворах. Нижний предел обнаружения катионов Zn2+ для большинства исследованных мембран равен 10–7 моль/л, а нернстова область электродной функции составляет 10–6–10–1 моль/л. Пленочные электроды практически не уступают халькогенидным стеклянным электродам в избирательности.

Chalcogenide glasses and films based on arsenic selenides containing metal iodides have unique properties and great practical application. They are transparent in the IR range of the spectrum, have low sensitivity to impurities and high chemical resistance in aggressive environments. Glassy semiconductors are used in the production of equipment and devices in the optical industry, as components of biochips, as well as materials for membranes of ion-selective electrodes. To synthesize ZnI2-PbI2-As2Se3 glasses, zinc iodide (reagent grade), lead iodide (reagent grade), and arsenic triselenide (high grade) were used. Glasses were synthesized at a maximum temperature of 900 ºC in evacuated quartz ampoules. When the maximum synthesis temperature was reached, the ampoules with the melt were kept for 12 hours with constant stirring, then the melt was quenched in water with ice. Chalcogenide films ZnI2-PbI2-As2Se3 were synthesized from the solutions of chalcogenide glasses in n-butylamine and also the specific electroconductivity of films has been investigated. It was founded, that electroconductivity of chalcogenide glasses and films of a similar composition practically do not differ. For the first time, chemical sensors based on ZnI2-PbI2-As2Se3 film membranes have been obtained for the direct determination of zinc content in aqueous solutions. The lower limit of detection of Zn2+ cations for most of the studied membranes is 10–7 mol/l, and the Nernst region of the electrode function is 10–6–10–1 mol/l. Film electrodes are practically not inferior to chalcogenide glass electrodes in selectivity.

халькогенидные пленкихимические сенсорыопределение содержания цинкаchalcogenide filmschemical sensorsdetermination of zink concentrationReferencesБайдаков Д.Л. Электропроводность халькогенидных пленок CuI-AgI-As2Se3, PbI2-AgI-As2Se3, полученных методом химического нанесения // Физ. и хим. стекла. 2013. Т. 39. № 5. С. 35-40.Baidakov D.L., Koluznikova E.V., Michailova N.V. Mass spectrometric study and electrode properties of MnCl2-GeS2-Ga2S3 and MnS-GeS2-Ga2S3 chalcogenide films obtained by chemical deposition. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2020, iss. 230, pp. 173–185. (In Russ.)Байдаков Д.Л., Колужникова Е.В., Михайлова Н.В. Масс-спектрометрическое исследование и электродные свойства халькогенидных пленок MnCl2-GeS2-Ga2S3 и MnS-GeS2-Ga2S3, полученных методом химического нанесения // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 230. С. 173–185.Baidakov D.L., Shkol’nikov E.V. Electroconductivity and Electrode Properties of Amorphous PbS-Ag2S-As2S3 and PbS-AgI-As2S3 Films Deposited From Solutions of Glasses in n-Butylamine. Glass Physics and Chemistry, 2019, vol. 45, no 5, pp. 349–354.Байдаков Д.Л., Школьников Е.В. Электродные свойства галогенидхалькогенидных стекол и аморфных пленок, полученных методом химического нанесения // Физ. и хим. стекла. 2018. Т. 44. № 4. С. 422–427.Baidakov D.L., Shkol’nikov E.V., Ryseva V.A. Electrical conductivity of CuI-AsI3- As2Se3 and CuI-SbI3-As2Se3 chalcogenide films prepared by chemical deposition. Glass Physics and Chemistry, 2010, vol. 36, no 5, pp. 561–565. (In Russ.)Байдаков Д.Л., Школьников Е.В., Рысева В.А. Электропроводность халькогенидных пленок CuI-AsI3-As2Se3, CuI-SbI3-As2Se3, полученных методом химического нанесения // Физ. и хим. стекла. 2010. Т.36. № 6. С. 705–710.Baidakov D.L., Shkolnikov E.V. Electrode Properties of Halogenide-Chalcogenide Glasses and Amorphous Thin Films Fabricated by Chemical Deposition. Glass Physics and Chemistry, 2018, vol. 44, no 4, pp. 350–355. (In Russ.)Богословский И.А., Цендин К.Д. Физика эффектов переключения и памяти в халькогенидных стеклообразных полупроводниках // ФТП. 2012. Т. 46. № 5. С. 577–607.Baydakov D.L. Synthesis, electrical properties and structural features of copper containing chalcogenide films produced by chemical deposition method. Russian Journal of Applied Chemistry, 2013, vol. 86, no.9, pp. 1351–1358.Легин А.В., Власов Ю. Г., Байдаков Д. Л. Получение халькогенидных пленок методом химического нанесения и их электропроводность // Физ. и хим. стекла. 1995. Т. 21. № 5. С. 488–495.Bogoslovsky I.A., Zcendin K.D. Physics of switching and memory effects in chalcogenide glassy semiconductors. Semiconductors, 2012, vol. 46, no. 1, pp. 577–607. (In Russ.)Медведев А.М. Транспортные характеристики, особенности структуры и электродные свойства селенидных стекол, содержащих медь, серебро и свинец. Канд. дисс. Л.. 1989. 183 с.Legin A.V., Vlasov Yu.G., Baidakov D.L. Spin-coated chalcogenide films and electroconductivity. Glass Physics and Chemistry, 1995, vol. 21, no 5, pp. 488–495. (In Russ.)Baidakov D.L., Shkol’nikov E.V. Electroconductivity and Electrode Properties of Amorphous PbS-Ag2S-As2S3 and PbS-AgI-As2S3 Films Deposited From Solutions of Glass in n-Butylamine // Glass Physics and Chemistry. 2019. Vol. 45, no. 5. P. 349–354. Baydakov D.L. Synthesis, electrical properties and structural features of copper containing chalcogenide films produced by chemical deposition method // Russian Journal of Applied Chemistry. 2013. Vol. 86, no. 9. P. 1351–1358.Medvedev A.M. Transport characteristics, structural features and electrode properties of selenide glasses containing copper, silver and lead. Kand. diss., Leningrad, 1989, 183 p. (In Russ.)Slang S., Palka K., Loghina L., Kovalskiy A., Jain H., Vlchek M. Mechanism of the dissolution of As–S chalcogenide glass in n-butylamine and its influence on the structure of spin coated layers // J. Non-Cryst. Solids. 2015. Vol. 426. P. 125–131.Slang S., Palka K., Loghina L., Kovalskiy A., Jain H., Vlchek M. Mechanism of the dissolution of As–S chalcogenide glass in n-butylamine and its influence on the structure of spin coated layers. J. Non-Cryst. Solids, 2015, vol. 426, pp. 125–131.Vasilieva A.S., Borisova E.N., Klotchenko S.V., Tveryanovich A.S., Tveryanovich Yu.S. Vitreous films of Ga6Ge17S77 composition as a biochip substrate // Glass Physics and Chemistry. 2014. Vol. 40. no. 4. P. 467–469.Vasilieva A.S., Borisova E.N., Klotchenko S.V., Tveryanovich A.S., Tveryanovich Yu.S. Vitreous films of Ga6Ge17S77 composition as a biochip substrate. Glass Physics and Chemistry, 2014, vol. 40, no 4, pp. 467–469.Vlasov Yu.G. Sensor R and D in the former Soviet Union // Sensors and Actuators B: Chemical. 1993. Vol. 15–16. P. 6–15.Vlasov Yu.G. Sensor R and D in the former Soviet Union. Sensors and Actuators B: Chemical, 1993, vol. 15–16. pp. 6–15.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ionic and electronic conductivity in the copper-silver-arsenic-selenium glasses // Solid State Ionics. 1984. Vol. 14. P. 329–335.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ionic and electronic conductivity in the copper-silver- arsenic-selenium glasses. Solid State Ionics, 1984, vol. 14, pp. 329–335.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ion-selective chalcogenide glass electrodes // Ion Selective Electrode Reviews. 1987. Vol. 9. N1. P. 5-93.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ion-selective chalcogenide glass electrodes. Ion- Selective Electrode Reviews, 1987, vol. 9, no 1, pp. 5–93.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A., Legin A.V. New lead ion-selective chalcogenide glass electrodes // Ion-Selective Electrodes.Vol.4. Ed. By E. Pungor. Budapest: Akademiai Kiadо, 1984. P. 657–677.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A., Legin A.V. New lead ion-selective chalcogenide glass electrodes. Ion-Selective Electrodes, vol. 4, ed. by E. Pungor, Budapest, Akademiai Kiadо, 1984, pp. 657–677.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.