Ионоселективные электроды на основе мембран халькогенидных пленок для определения содержания кадмия в водных растворах

Мембраны ионоселективных электродов, изготовленные из халькогенидных стеклообразных полупроводников, обладают ценными аналитическими и практическими характеристиками, такими как низкий предел обнаружения катионов металлов в водных растворах, воспроизводимость электродной функции, малое время отклика аналитического сигнала, миниатюрность сенсоров и возможность автоматизации измерений. Cтекла CdI₂-PbI₂-As₂Se₃ синтезировали с использованием реактивов иодид кадмия, иодид свинца квалификации х.ч., триселенид мышьяка квалификации о.с.ч. Стекла синтезировали при максимальной температуре 1000 °С в вакуумированных кварцевых ампулах с остаточным давлением 10^–4 Па. При достижении 1000 °С ампулы с расплавом шихты при постоянном перемешивании выдерживали 4–6 ч, затем производили закалку расплава в воде со льдом. Пленки CdI₂-PbI₂-As₂Se₃ наносили из растворов стекол в н-бутиламине. Впервые получены потенциометрические химические сенсоры на основе халькогенидных мембран CdI₂-PbI₂-As₂Se, содержащие иодиды металлов, для прямого определения молярной концентрации катионов кадмия в водных растворах. Установлено, что электродные свойства полученных пленочных и стеклянных Cd-ИСЭ зависят в основном от содержания иодида кадмия в мембранах, а соотношение компонентов в халькогенидной матрице (иодида свинца и селенида мышьяка) влияет главным образом на электродные функции сенсоров. Параметры и зависимость электропроводности от температуры, а также электродные свойства в системе CdI₂-PbI₂-As₂Se определяются составом аморфного материала и не зависят от способа получения (стекло или химически осажденная пленка из раствора стекла).

1. Байдаков Д.Л. Халькогенидные пленки, полученные методом химического нанесения : автореф. канд. дис. Санкт-Петербург. 1997. 16 с.

2. 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.

3. 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.

4. Куликова О.И., Федорова Т.Н., Стволинский С.Л. Карнозин предотвращает развитие окислительного стресса в условиях токсического действия кадмия // Вестник МГУ. Сер. 16. Биология. 2016. № 4. С. 66–71.

5. Легин А.В. Халькогенидные стеклянные электроды, селективные к ионам свинца // Автореф. канд. дис., Ленинград. 1985. 16 с.

6. Фазлыева А.С., Даукаев Р.А., Каримов Д.О. Влияние кадмия на здоровье населения и способы профилактики его токсических эффектов // Медицина труда и экология человека. 2022. № 1. С.220 -235.

7. Школьников Е.В. Кинетика кислотно-окислительного растворения стеклообразных (окси)халькогенидных Ag+ (Cu2+, Pb2+, Tl+ ) – сенсорных материалов // Физ. и хим. стекла. 2000. Т. 26. № 6. С. 861–869.

8. 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.

9. Baidakov D.L., Shkol’nikov E.V. and 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.

10. Baidakov D.L. Electrical Conduction of Chalcogenide CuI–AgI–As2Se3 and PbI2– AgI–As2Se3 Films Obtained by the Chemical Deposition Method // Glass Phys. Chem. 2013. Vol. 39, no. 6. P. 634–638.

11. Belikova V., Panchuk V.V., Legin E., Melenteva A., Kirsanov D.O., Legin A.V. Continuous monitoring of water quality at aeration plant with potentiometric sensor array // Sensors and Actuators, B, Chemical. 2019. Vol. 282. P. 854–860.

12. Chen Y., Hu Y., Liu S. Whole-body aerosol exposure of cadmium chloride (CdCl2) and tetrabromobisphenol A (TBBPA) induced hepatic changes in CD-1 male mice // Journal of hazardous materials. 2016. Vol. 318. P. 109–116.

13. Fouad S.S., Amin G.A.M., El-Bana M.S. Physical and optical characterizations of Ge10Se90 − xTex thin films in view of their spectroscopic ellipsometry data // J. NonCryst. Solids. 2017. Vol. 459. P. 325–332.

14. Kohoutek T., Wagner T., Vlcek Mir, Vlcek Mil., Frumar M. Physico-chemical properties of spin-coated Ag–As–Sb–S films // J. Non-Cryst. Solids. 2005. Vol. 351, no. 27–29. P. 2205–2209.

15. Singh P.R., Zulfequar M., Kumar A., Dwivedi P.K. Electrical and optical properties of solution phase deposited As2S3 and As2Se3 chalcogenide thin films: A comparative study with thermally deposited films // J. Non-Cryst. Solids. 2017. Vol. 476. P. 46–51.

16. Vlasov Yu.G., Bychkov E.A. Ion-selective chalcogenide glass electrodes // Ion Selective Electrode Reviews. 1987. Vol. 9, no. 1. P. 5–93.