Халькогенидные тонкопленочные потенциометрические сенсоры для определения содержания таллия и ртути в природных и сточных водах

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.

1. Байдаков 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Осоловская Н.А., Сысуев Е.Б., Гаврунова К.С. Токсическое действие таллия на организм // Успехи современного естествознания. 2013. № 9. С. 99.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Vlasov Yu.G. Sensor R and D in the former Soviet Union // Sensors and Actuators B. 1993. Vol. 15–16. P. 6–15.

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

13. 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.