ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2025.253.293-303isplta-520Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯCHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD. BIO TECHNOLOGYХалькогенидные тонкопленочные потенциометрические сенсоры для определения содержания таллия и ртути в природных и сточных водахThe chalcogenide chemical sensors on based thin films for determination of Tl+ and Hg2+ cations in fabricated and nature watersБайдаковД. Л.BaidakovD. L.

БАЙДАКОВ Дмитрий Леонидович – преподаватель кафедры химии, кандидат химических наук; доцент кафедры химии

194044, Пироговская наб., д. 1, Санкт-Петербург

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

BAIDAKOV Dmitry L. – PhD (Chemistry), Lecturer at the Department of Chemistry; Associate Professor of the Department of Chemistry

194044. Pirogovskaya emb. 1. St. Petersburg

194044. Institutskiy per. 5. St. Petersburg

chemwood@rambler.ruКовалеваО. П.KovalevaO. P.

КОВАЛЕВА Ольга Петровна – доцент кафедры технологии древесных и целлюлозных композиционных материалов, кандидат технических наук, доцент

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

KOVALEVA Olga P. – PhD (Technical), Associate Professor of the Department of Technology of Wood and Cellulose Composite Materials, Associate Professor

194021. Institutskiy per. 5. St. Petersburg

olga.kovaleva.cbp@ya.ruШелоумовА. В.SheloumovA. V.

ШЕЛОУМОВ Андрей Валентинович – заведующий кафедрой технологии древесных и целлюлозных композиционных материалов, доктор технических наук, профессор.

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

SHELOUMOV Andrey V. – DCs (Technical), Head of the Department of Technology of Wood and Cellulose Composite Materials, Professor

194021. Institutskiy per. 5. St. Petersburg 

woodplast@mail.ruФельгендлерА. В.FelgendlerA. V.

ФЕЛЬГЕНДЛЕР Алина Викторовна – доцент кафедры химии, кандидат химических наук, доцент

194044, Пироговская наб., д. 1, Санкт-Петербург

FELGENDLER Alina V. – PhD (Chemistry), Associate Professor of the Department of Chemistry, Associate Professor

194044. Pirogovskaya emb. 1. St. Petersburg

Avffva@mail.ruСанкт-Петербургская государственная военно-медицинская академия; Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt. Petersburg Military State Academy; St.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationСанкт-Петербургская государственная военно-медицинская академияРоссияSt. Petersburg Military State AcademyRussian Federation2025230620250253293303Copyright © Байдаков Д.Л., Ковалева О.П., Шелоумов А.В., Фельгендлер А.В., 20252025Байдаков Д.Л., Ковалева О.П., Шелоумов А.В., Фельгендлер А.В.Baidakov D.L., Kovaleva O.P., Sheloumov A.V., Felgendler A.V.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/520

Потенциометрические ионоселективные электроды на основе мембран халькогенидных стекол и пленок обладают важными свойствами. Минимальный предел обнаружения катионов металлов в водных растворах составляет 10–7 моль/л, воспроизводимость электродной функции лежит в пределах 10–6–10–1 моль/л. Cтекла TlI-PbI2-As2Se3 и HgI2-PbI2-As2Se3 синтезировали с использованием следующих реактивов: иодид таллия, иодид ртути (II), иодид свинца квалификации х.ч., триселенид мышьяка квалификации о.с.ч. Синтез стекол осуществляли при максимальной температуре 1100 °С в вакуумированных кварцевых ампулах с остаточным давлением 10–4 Па. При достижении 1100 °С ампулы с расплавом шихты при постоянном перемешивании выдерживали 4–6 ч, затем производили закалку расплава в воду со льдом. Пленки указанных составов наносили из растворов стекол в н-бутиламине. Впервые получены химические потенциометрические сенсоры на основе халькогенидных пленочных мембран HgI2-PbI2-As2Se, TlI-PbI2-As2Se3 для определения содержания иодидов таллия (I) и ртути (II) в катионной форме. Установлено, что электродные свойства потенциометрических химических сенсоров на основе пленок TlI-PbI2-As2Se3, HgI2PbI2-As2Se3 определяются в основном высоким содержанием иодидов таллия (I) и ртути (II) в халькогенидной мембране As2Se3 и в меньшей степени содержанием иодида свинца. При концентрации иодидов таллия (I) и ртути (II) 30–40 мол. % в мембранах содержание PbI2 практически не влияет на электродные свойства.

Potentiometric ion-selective electrodes based on chalcogenide glass membranes and films have important properties. The minimum detection limit of metal cations in aqueous solutions is 10–7 mol/l, the reproducibility of the electrode function is within  10–6–10–1 mol/l. Glasses TlI-PbI2-As2Se3 and HgI2-PbI2-As2Se3 were synthesized using reagents thallium iodide, mercury (II) iodide, lead iodide of chemically pure grade, arsenic triselenide of special purity grade. Glass synthesis was carried out at a maximum temperature of 1100 °C in evacuated quartz ampoules with a residual pressure of 10–4 Pa. Upon reaching 1100 °C, the ampoules with the batch melt were kept under constant stirring for 4–6 hours, then the melt was quenched in water with ice. Films of the specified compositions were applied from glass solutions in n-butylamine. For the first time, chemical potentiometric sensors based on chalcogenide film membranes HgI2PbI2-As2Se3, TlI-PbI2-As2Se3 were obtained for determining the content of thallium (I) and mercury (II) iodides in cationic form. It has been established that the electrode properties of potentiometric chemical sensors based on TlI-PbI2-As2Se3, HgI2-PbI2As2Se3 films are determined mainly by the high content of thallium (I) and mercury (II) iodides in the chalcogenide membrane As2Se3, and to a lesser extent by the content of lead iodide. At a concentration of thallium (I) and mercury (II) iodides of 30–40 mol. % in membranes, the content of PbI2 has virtually no effect on the electrode properties.

халькогенидные потенциометрические сенсорыталлий и ртутьтонкопленочные ионоселективные электродыchalcogenide potentiometric sensorsthallium and mercury thinfilm ion-selective electrodesReferencesБайдаков Д.Л., Михайлова Н.В., Шелоумов А.В., Виграненко Ю.Т. Химические сенсоры на основе халькогенидных пленок ZnI2-PbI2-As2Se3 для определения содержания цинка в водных растворах // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2024а. Вып. 247. С. 315–326.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, pp. 349–354.Байдаков Д.Л., Шелоумов А.В., Михайлова Н.В. Ионоселективные электроды на основе мембран халькогенидных пленок для определения содержания кадмия в водных растворах // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2024б. Вып. 248. С. 291–303.Baidakov D.L., Shkol’nikov E.V. Electrode Properties of HalogenideChalcogenide Glasses and Amorphous Thin Films Fabricated by Chemical Deposition. Glass Physics and Chemistry, 2018, vol. 44, no. 4, pp. 350–355.Васильева А.С., Белых А.В., Клотченко С.В., Тверьянович А.С., Тверьянович Ю.С. Пленки состава As39S61 в качестве двумерной матрицы, селективной к белкам, для применения в биочипах // Физ. хим. стекла. 2014б. Т. 40. № 4. С. 619–621.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 Phys. and Chem., 2010, vol. 36, no. 5, pp. 561–565.Васильева А.С., Борисова Е.Н., Клотченко С.В., Тверьянович А.С., Тверьянович Ю.С. Стеклообразные пленки состава Ga6Ge17S77 в качестве подложки для биочипов // Физ. хим. стекла. 2014а. Т. 40. № 4. С. 615–618.Baidakov D.L., Sheloumov A.V., Michailova N.V. Ion-selective electrodes on based membranes of chalcogenide films for determination cadmium concentration in aquas solutions. Izvestiya Sankt-Peterburgskoi Lesotehniceskoi Akademii, 2024б, iss. 248, pp. 291–303. (In Russ)Осоловская Н.А., Сысуев Е.Б., Гаврунова К.С. Токсическое действие таллия на организм // Успехи современного естествознания. 2013. № 9. С. 99.Baidakov D.L., Michailova N.V., Sheloumov A.V., Vigranenko Yu.T. The chemical sensors on based chalcogenide films ZnI2-PbI2-As2Se3 for determination zink concentration in aquas solutions. Izvestiya Sankt-Peterburgskoi Lesotehniceskoi Akademii, 2024а, iss. 247, pp. 315–326. (In Russ.)Шинетова Л.Е., Бекеева С.А. Современные представления о влиянии различных форм ртути на организм // Вестник Казахского Национального медицинского университета. 2017. № 1. С. 370–373.Frumar M., Frumarova B., Nemec P., Wagner T., Jedelsky J., Hrdlicka M. Thin chalcogenide films prepared by pulsed laser deposition – new amorphous materials applicable in optoelectronics and chemical sensors. J. Non-Cryst. Solids, 2006, vol. 352, pp. 544–561.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.Osolovskaya N.А., Sysuev Е.B., Gavrunova К.S. The toxic action of thallium on human body. Journal of advances in modern natural science, 2013, no. 9, p. 99. (In Russ.)Baidakov D.L., Shkol’nikov 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. P. 350–355.Shinetova L.Е., Bekeeva S.A. The modern ideas about influence of several forms mercury on human body. The Vestnik of the Kazakh National Medical University, 2017, no. 1, pp. 370–373. (In Russ.)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 Phys. and Chem. 2010. Vol. 36, no. 5. P. 561–565.Vasilieva A.S., Belykh A.V., Klotchenko S.V., Tveryanovich A.S., Tveryanovich Yu.S. As39S6 films as protein-selective two-dimensional arrays for biochips. Glass Physics and Chemistry, 2014б, vol. 40, рр. 470–471. (In Russ.)Frumar M., Frumarova B., Nemec P., Wagner T., Jedelsky J., Hrdlicka M. Thin chalcogenide films prepared by pulsed laser deposition – new amorphous materials applicable in optoelectronics and chemical sensors // J. Non-Cryst. Solids. 2006. Vol. 352. P. 544–561.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, 2014а, vol. 40, pp. 467–469. (In Russ.)Vlasov Yu.G. Sensor R and D in the former Soviet Union // Sensors and Actuators B. 1993. Vol. 15–16. P. 6–15.Vlasov Yu.G. Sensor R and D in the former Soviet Union. Sensors and Actuators B, 1993, vol. 15–16, pp. 6–15.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ion-selective chalcogenide glass electrodes // IonSelective Electrode Reviews. 1987. Vol. 9, no. 1. P. 5–93.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ion-selective chalcogenide glass electrodes. IonSelective Electrode Reviews, 1987, vol. 9, no. 1, pp. 5–93.Vlasov Yu.G., Bychkov E.A., Legin A.V. New lead ion-selective chalcogenisde 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 chalcogenisde 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.