Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
Сорбционно-рентгенофлуоресцентный метод. Для количественного определения микроэлементов этим методом огромное значение имеет форма сорбционной матрицы и однородность поверхности. Наиболее удобно применение концентрирующих целлюлозных фильтров, модифицированных теми или иными хелатообразую-щими группами. Основным недостатком таких фильтров является недостаточно высокая механическая прочность, поэтому перспективным представляется использование фильтров, армированных стеклянными волокнами, на поверхности которых закрепляются комплексообразующие функциональные группы. Так, целлюлозный фильтр «Whatman SG81», содержащий 20% стекловолокна, модифицированного дитиокарбаматными группами, был использован для концентрирования тяжелых
466
Применение поверхностно-модифицированных материалов
металлов из ультрачистых вод (содержание металлов на уровне 10 7 %) и их определения методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии [326].
Фотоакустическая спектроскопия. Данный метод имеет ограниченное использование в количественном анализе, так как малоселективен и требует тщательной подготовки поверхности и соблюдения ряда требований. В настоящее время метод все чаще применяется для детектирования разделяемых соединений в тонкослойной хроматографии [327]. Интересно, что данным методом можно определять глубину «пятна» или хроматографической зоны на пластине для ТСХ.
Спектрофотометрия суспензий сорбентов. В данном аналитическом методе используется свойство микрочастиц ХМК с закрепленными комплексами металлов образовывать прозрачные суспензии в глицерине и водно-спиртовых растворах. В этом случае кювета спектрофотометра, заполненная такой суспензией, применяется для измерения оптической плотности как в обычной спектрофотометрии окрашенных соединений. Данный подход нередко используется в оптических сенсорах на основе ХМК.
8.4. Применение привитых поверхностных соединений в сенсорах
8.4.1. Типы сенсоров и их классификация. Одной из наиболее динамично развивающихся направлений науки и техники является разработка химических
сенсоров или датчиков, обеспечивающих прямой непрерывный и селективный контроль содержания одного или нескольких компонентов в жидкой или газовой фазе. Современный этап развития этих устройств начался с работы П. Бергвельда [328], опубликованной в 1970 г. и описывающей устройство ион-селективного полевого транзистора (ISFET — ion-sensitive field effect transistor, ИСПТ), у которого металлический затвор заменен ионочувствительной мембраной по аналогии с ион-селективными электродами (рис. 8.25). Миниатюрность, удобная технология производства, характерная для микроэлектроники, и низкая себестоимость дали толчок интенсивному исследованию различных устройств, не только ИСПТ, чувствительных к изменению концентрации ионов в растворах, но и других сенсоров на основе МДП-транзисторов, включающих ГазПТ, БиоПТ, РефПТ для измерения концентрации соответственно газов, биомолекул и для применения в качестве электрода сравнения.
Примерно с этого времени началась разработка и таких сенсоров, как пьезоэлектрические, оптические (оптоды или оптроды) и др. Практически во всех
9 8 7 6
Рис. 8.25. Схема электролитической ячейки с ИСПТ. 1 — электрод сравнения; 2 — источник напряжения на затворе транзистора и в цепи исток — сток; 3 — кремниевая основа транзистора; 4 — исток и сток; 5 — измерительный прибор; 6— диэлектрик (БЮг, Si3N,j); 7 — гидроизоляция; 8 — мембрана или чувствительный элемент; 9 — ячейка с раствором пробы
8.4]
Применение привитых поверхностных соединений в сенсорах
467
случаях при создании новых датчиков важнейшей задачей является управляемое химическое модифицирование поверхности минерального носителя, выполняющей роль чувствительного элемента, которое может быть осуществлено за счет адсорбции соединений, электрохимического синтеза их на поверхности, поверхностной полимеризации с включением активных компонентов и химического закрепления. В качестве материала чувствительного элемента датчиков широко используются металлы (Pt, Au, Ag), оксиды металлов (PtO, AgO, SnCb, ZrC>2, ТЮ2, R11O2, ZnO, CdO, TI1O2, ТагОб и др.), кремнеземы (стекло, силикагель, пьезокварц), силициды и нитрид кремния, керамические составы [329].
В зависимости от измеряемого параметра, характеризующего чувствительность датчика к определенному компоненту, выделяют электрохимические (потенциометрические, вольтамперометрические, амперометрические, кулонометрические, кон-дуктометрические), оптические (спектрофотометрические, люминесцентные), чувствительные к изменению массы (пьезоэлектрические и акустико-поверхностно-волновые), магнитные и термометрические датчики. Дополнительная классификация химических сенсоров проводится по определяемому компоненту пробы. Соответственно сенсоры делятся на ионные, молекулярные, газовые, биосенсоры, включая ферментативные и иммуносенсоры. Учитывая сложность классификации (полная классификация и история создания сенсоров может быть найдена в работе [330]) и разнообразие химических сенсоров, в данной главе представлены лишь отдельные группы сенсоров, в которых существенную роль играет модифицирование поверхности неорганических носителей.
