ИМПРЕГНИРОВАННЫЙ ГРАФИТОВЫЙ ЭЛЕКТРОД, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ЗОЛОТЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ

-3
4
Полезная модель относится к модифицированным углерод-содержащим индикаторным электродам для проведения вольтамперометрических анализов. Подобные электроды могут использоваться в электрохимическом анализе органических веществ, различных катионов и анионов, входить в состав электрохимических сенсоров и аналитических приборов. Импрегнированные графитовые электроды (ИГЭ) широко применяются в электрохимическом анализе, однако, имеют низкую чувствительность или неактивны при определении органических веществ. Для решения данной проблемы используются ИГЭ, модифицированные наночастицами золота. В диссертации Шайдаровой Л.Г. на соискание ученой степени доктора химических наук (Модифицированные электроды с каталитическими свойствами в органической вольтамперометрии, Казань, 2008, 360 с.) описываются импрегнированные графитовые электроды, модифицированные золотыми наночастицами, полученными электрохимическим осаждением. Размер частиц контролируется временем поляризации электрода при потенциале минус 0,3 В в 5*10 M растворе HAuCl на фоне 0,1 M раствора серной кислоты. Наименьшее время поляризации - 5 с - приводит к образованию на поверхности объемных агломератов наночастиц, размером от 50 до 400 нм.
4
Недостатком такого электрода является то, что не все наночастицы золота, находящиеся на поверхности, имеют контакт с основным материалом электрода - графитом. В статье «Электролитическое поведение микро- и нанофаз золота на поверхности графитового электрода» (Перевезенцева Д.О., Горчаков Э.В. Известия Томского политехнического университета. 2012, Т. 321, №3.) также описывается модифицированный золотом ИГЭ, подготовленный с использованием электрохимического осаждения. Модифицирование в этом случае проводят электролизом при минус 1,0 В из 0,1 M раствора НСl с добавкой НАuСl, концентрацией 10 мг/л, в течении 300 с.Получаемый электрод покрыт агломератами наночастиц золота, размером от 200 до 600 нм.
Данный электрод так же не содержит золото в виде монослоя, что относится к его недостаткам.
4
Помимо электрода, модифицированного золотыми наночастицами, приготовленными описанным выше способом, Перевезенцева Д.О. и Горчаков Э.В. (Статья: Электролитическое поведение микро- и нанофаз золота на поверхности графитового электрода. Перевезенцева Д.О., Горчаков Э.В. Известия Томского политехнического университета. 2012, Т. 321, №3.) использовали импрегнированный графитовый электрод, модифицированный уже готовыми наночастицами золота из их водной дисперсии. Подготовленный таким образом электродом является прототипом настоящей полезной модели. Для приготовления золя золота использовался метод химического восстановления (Статья: Влияние дисперсного состава золей серебра и золота на их электрохимическую активность. Коршунов А.В., Перевезенцева Д.О., Коновчук Т.В., Миронец Е.В. Известия Томского политехнического университета. 2010, Т.317, №3.). В качестве источника золота применялся HAuCl, в роли восстановителя выступала смесь борогидрида и цитрата натрия. Форма частиц близка к сферической, распределение частиц по размерами узкое, большая доля приходится на фракцию с диаметром меньше 5 нм. При потенциале электролиза минус 1,0 В в течение 300 с проводилось осаждение полученных наночастиц золота на поверхности рабочего электрода.
Недостатком такого электрода является то, что наночастицы золота на его поверхности в располагаются в виде крупных (от 10 до 50 частиц и больше) агломератов. Кроме того, по данным самих авторов (Перевезенцева Д.О. и Горчаков Э.В.) на поверхности наночастиц Au может оставаться восстановитель, использующимся в процессе приготовления золя. Общий недостаток всех описанных электродов - объемная агломерация частиц на поверхности электрода и, в случае приготовления наночастиц методом химического восстановления, - загрязнение поверхности электрода продуктами синтеза.
Задачей настоящей полезной модели является разработка нового импрегнированного графитового электрода, с целью обеспечения максимального контакта между наночастицами золота и поверхностью электрода, что обеспечивается расположением частиц модификатора в виде монослойных агломератов, а также с целью приготовления чистой от посторонних веществ поверхности электрода и наночастиц на ней, что обеспечивается безреагентным приготовлением золотых частиц и их нанесением на поверхность из спиртовой дисперсии. Электрод состоит из (рисунок 1): графитового стержня (1), импрегнированного смесью парафина и полиэтилена и металлического контакта (2) на верхнем торце электрода. Боковая поверхность электрода покрыта защитным слоем парафина (3). Рабочая поверхность (нижний торец, 4) электрода свободная, от защитного покрытия, модифицирована наночастицами золота сферической формы с размером от 2 до 20 нм и средним диаметром 10 нм, нанесенных из спиртовой дисперсии золотых наночастиц, приготовленной методом лазерной абляции, которые располагаются на поверхности в виде отдельных частиц и/или монослойных агломератов (микроскопическое изображение - рисунок 2).
Преимуществом данного графитового электрода является химическая чистота модифицированной поверхности и частиц модификатора от примесей и расположение частиц золота на рабочей поверхности ИГЭ в виде отдельных наночастиц и монослойных агломератов, полностью контактирующих с поверхностью электрода.