Изображение на обложке

ТВЕРДОКОНТАКТНЫЕ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА В СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ МАТРИЦЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЛОГЕНИД-ИОНОВ

M. I. Sorvin, A. A. Saveliev, I. I. Stoikov, S. V. Belyakova, G. A. Evtugyn

Аннотация


Определение содержания галогенид-ионов в лекарственных препаратах и водах различного назначения представляет собой актуальную задачу современной аналитической химии. В работе представлен твердоконтактный потенциометрический сенсор на основе стеклоуглеродного электрода, покрытого слоем электрополимеризованного анилина и суспензией наночастиц серебра в матрице производного тиакаликс[4]арена с концевыми пирокатехиновыми группами. Суспензию получали, химически восстанавливая ионы серебра тиакаликс[4]ареном и капельно наносили на слой полианилина. Сенсор демонстрировал потенциометрический отклик на хлорид-, бромид и йодид-ионы. Для одновременного определения йодид- и бромид ионов предложено использовать мультисенсорную систему из четырех электродов, отличающихся составом и объемом суспензии, наносимой на полимерную подложку полианилина. На выборке смесей йодид- и бромид-ионов показана возможность предсказания отклика на основе простой аддитивной модели. Аналогичным образом проводили одновременное определение обоих ионов в смесях произвольного состава. Мультисенсорная система была апробирована на определении йодид-ионов в йодсодержащих медицинских препаратов, а также йодид- и бромид-ионов в искусственных образцах минеральной воды. Методом сравнения выступала ионная хроматография. Сенсоры позволяют проводить определение от 0.1 мкМ до10 мМйодид- и бромид-ионов в смесях. Предложенный подход и твердоконтактные потенциометрические сенсоры могут найти применение в анализе ионного состава вод и контроля производства и хранения лекарственных препаратов.

Ключевые слова: Твердоконтактный сенсор, ионометрия, определение галогенидов, полианилин, мультисенсорная система, аддитивная модель отклика

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.3.002


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Slepchenko G.B., Pikula N.P., Dubova N.M., Shhukina T.I., Zharkov O.S. Elektrokhimicheskii kontrol' kachestva vod (obzor) [Electrochemical monitoring of water quality (review)]. Izvestia Tomskogo Polytechnicheskogo Universiteta [Izvestiya of Tomsk Polytechnic University], 2009, vol. 314, no. 3, pp. 59-70 (in Russian).

Suman S., Singh R. [Anion selective electrodes: A brief compilation]. Microchem. J., 2019. vol.149, Article 104045. doi: 10.1016/j.microc.2019.104045.

Crespo G.A. Recent Advances in Ion-selective membrane electrodes for in situ environmental water analysis. Electrochim. Acta., 2017, vol. 245, pp. 1023-1034. doi: 10.1016/j.electacta.2017.05.159.

Andersson M., Karumbunathan V., Zimmermann M.B. Global iodine status in 2011 and trends over the past decade. J. Nutr., 2012, vol. 142, pp. 744-750. doi: 10.3945/jn.111.149393.

Fadeeva V.P., Deriabina Iu.M., Nikulicheva O.N., Tikhova V.D. Odnovremennoe opredelenie galogenov v organicheskikh soedineniiakh s ispol'zovaniem ionoselektivnykh elektrodov [Simultaneous Determination of Halogens in Organic Compounds Using Ion-Selective Electrodes]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of materials], 2015, vol. 81, no. 7. pp. 19-23 (in Russian).

Malongo, T.K., Patris, S., Macours, P., Cotton, F., Nsangu, J., Kauffmann, J.M. Highly sensitive determination of iodide by ion chromatography with amperometric detection at a silver-based carbon paste electrode. Talanta, 2008, vol. 76, pp. 540-547. doi: 10.1016/j.talanta.2008.03.053.

Villagrán C., Deetlefs M., Pitner W.R., Hardacre C. Quantification of halide in ionic liquids using ion chromatography. Anal. Chem., 2004, vol. 76, pp. 2118-2123. doi: 10.1021/ac035157z.

Kocaturk N., Oztekin N., Erim F.B. Direct determination of bromide ions in seawater by capillary zone electrophoresis using polyethyleneimine-coated capillaries. Anal. Bioanal. Chem., 2003, vol. 377, pp. 1207-1211. doi: 10.1007/s00216-003-2210-9.

Garcia-Figuero A., Pena-Pereira F., Lavilla L., Bendicho C. Headspace single-drop microextraction coupled with microvolume fluorospectrometry for highly sensitive determination of bromide. Talanta, 2017, vol. 170, pp. 9-14. doi: 10.1016/j.talanta.2017.03.090.

Mikhel'son K.N., Peshkova M.A. Advances and trends in ionophore-based chemical sensors. Russ. Chem. Rev, 2015, vol. 84, no. 6. pp. 555–578. doi: 10.1070/RCR4506.

Kaur, N., Kaur, J., Badru, R., Kaushal, S., Singh, P.P. BGO/AlFu MOF core shell nano-composite based bromide ion-selective electrode. J. Environ. Chem. Eng., 2020, vol. 8, Article 104375. doi: 10.1016/j.jece.2020.104375.

Isildak Ö., Özbek O., Yigit K.M. A bromide-selective PVC membrane potentiometric sensor. Bulg. Chem. Commun., 2020, vol. 52, pp. 448-452. doi: 10.34049/bcc.52.4.5235.

Shamsipur, M., Rouhani, S., Mohajeri, A., Ganjali, M.R., Rashidi-Ranjbar, P. A bromide ion-selective polymeric membrane electrode based on a benzo-derivative xanthenium bromide salt. Anal. Chim. Acta., 2000, vol. 418, pp. 197-203. doi: 10.1016/S0003-2670(00)00954-5.

Shvedene, N.V., Rzhevskaia, A.V., Anuchin, N.M., Kapitanova, O.O., Baranov, A.N., Pletnev, I.V. Reduced graphene oxide in the construction of solid-state bromide-selective electrode. J. Anal. Chem., 2015, vol. 70, pp. 378-383.

Rzhevskaia A.V., Shvedene N.V., Pletnev I.V. Solidified ionic liquid as crystalline sensing element of the bromide selective electrode. Sens. Actuators B., 2014, vol. 193, pp. 563-567. doi: 10.1016/j.snb.2013.11.067.

Singh A.K., Mehtab S., Saxena P. A bromide selective polymeric membrane electrode based on Zn (II) macrocyclic complex. Talanta, 2006, vol. 69, pp. 1143-1148. doi: 10.1016/j.talanta.2005.12.028.

Ganjali, M.R., Norouzi, P., Golmohammadi, M., Rezapour, M., Salavati-Niasari, M. Novel bromide PVC-based membrane sensor based on iron (III)-salen. Electroanalysis, 2004, vol. 16, pp. 910-914. doi: 10.1002/elan.200302871.

Vlascici, D., Plesu, N., Fagadar-Cosma, G., Lascu, A., Petric, M., Crisan, M., Belean, A., Fagadar-Cosma, E. Potentiometric sensors for iodide and bromide based on Pt (II)-porphyrin. Sensors, 2018, vol. 18, Article 2297. doi: 10.3390/s18072297.

Cincy, J., Milja, T.E., Prathish, K.P. Fabrication of a flexible carbon cloth based solid contact iodide selective electrode. Anal. Methods, 2017, vol. 9, pp. 2947-2956. doi: 10.1039/C7AY00733G.

Tan A.Y., Neo Z.H., Lim J.Y., Goh S.S. Halogen bonding ionophore for potentiometric iodide sensing. Anal. Chem., 2021, vol. 93, pp. 15543-15549. doi: 10.1021/acs.analchem.1c03719.

Enseleit U., Feller C., Partsch U., Vonau W. Iodide determination with chalcogenide glass electrodes. J. Solid State Electrochem., 2021, vol. 25, pp. 2293-2300. doi: 10.1007/s10008-021-05000-1.

Otkidach, K.N., Shvedene, N.V., Tarakanov, P.A., Tomilova, L.G., Pletnev, I.V. [Cobalt (II) porphyrazine as an active component of iodide-selective electrodes]. Moscow University Chem. Bull., 2016, vol. 71, pp. 270-276. doi: 10.3103/S0027131416040064.

Han W.S., Lee Y.H., Lee S.N., Hong T.K. [Iodide ion selective poly(aniline) solid contact electrode based on quinine-cu ionophores]. J. Anal. Chem., 2011, vol. 66, pp. 854-858. doi: 10.1134/S106193481109019X.

Karimipour G., Gharaghani S., Ahmadpour R. Bis(trans-cinnamaldehyde)-1,3-propanediimine) mercury(II) chloride, [Hg(BPPPB)Cl2] as carrier for construction of iodide selective electrode. E-J. Chem., 2012, vol. 9, pp. 2565-2574. doi: 10.1155/2012/583572.

Shishkanova T.V., Sýkora D., Sessler J.L., Král V. Potentiometric response and mechanism of anionic recognition of heterocalixarene-based ion selective electrodes. Anal. Chim. Acta, 2007, vol. 587, no. 2, pp. 247-253. doi: 10.1016/j.aca.2007.01.044.

Gupta V.K., Ludwig R., Agarwal S. Anion recognition through modified calixarenes: a highly selective sensor for monohydrogen phosphate. Anal. Chim. Acta, 2005, vol. 538, no. 1–2, pp. 213-218. doi: 10.1016/j.aca.2005.02.008.

Lim J.Y.C., Beer P.D. Electrochemical bromide sensing with a halogen bonding [2]rotaxane. Eur. J. Org. Chem., 2019, vol. 21, pp. 3433-3441. doi: 10.1002/ejoc.201801571.

Evtugyn, G.A., Stoikov, I.I., Beljyakova, S.V., Shamagsumova, R.V., Stoikova, E.E., Zhukov, A.Y., Antipin I.S., Budnikov, H.C. Ag selective electrode based on glassy carbon electrode covered with polyaniline and thiacalix[4]arene as neutral carrier. Talanta, 2007, vol. 71, no. 4, pp. 1720-1727. doi: 10.1016/j.talanta.2006.08.004.

Evtugyn, G.A., Stoikov, I.I., Belyakova, S.V., Stoikova, E.E., Shamagsumova, R.V., Zhukov, A.Y., Antipin I.S., Budnikov, H.C. Selectivity of solid-contact Ag potentiometric sensors based on thiacalix[4]arene derivatives. Talanta, 2008, vol. 76, no. 2, pp. 441-447. doi: 10.1016/j.talanta.2008.03.029.

Sorvin, M., Belyakova, S., Stoikov, I., Shamagsumova, R., Evtugyn, G. Solid-contact potentiometric sensors and multisensors based on polyaniline and thiacalixarene receptors for the analysis of some beverages and alcoholic drinks. Frontiers Chem., 2018, vol. 6, Article 134. doi: 10.3389/fchem.2018.00134.

Evtugyn, G.A., Belyakova, S.V., Shamagsumova, R.V., Saveliev, A.A., Ivanov, A.N., Stoikova, E.E., Antipin I.S., Budnikov, H.C. Discrimination of apple juice and herbal liqueur brands with solid-state electrodes covered with polyaniline and thiacalixarenes. Talanta, 2010, vol. 82, no. 2, pp. 613-619. doi: 10.1016/j.talanta.2010.05.016.

Evtugyn, G.A., Shamagsumova, R.V., Stoikova, E.E., Sitdikov, R.R., Stoikov, I.I., Budnikov, H.C., Ivanov A.N., Antipin, I.S. Potentiometric sensors based on polyaniline and thiacalixarenes for green tea discrimination. Electroanalysis, 2011, vol. 23, no. 5, pp. 1081-1088. doi: 10.1002/elan.201000586.

Valle M. [d Chapter 30 Potentiometric electronic tongues applied in ion multidetermination]. Compr. Anal. Chem., 2007, vol. 49. pp. 721-753. doi: 10.1016/S0166-526X(06)49030-9.

Iaroshenko, I. S., Aliapyshev, M. Iu., Babain, V. A., Legin, A. V., & Kirsanov, D. O. Potentiometric sensors and multisensor systems for the determination of lanthanides. J. Anal. Chem., 2019, vol. 74, pp. 1003-1018. doi: 10.1134/S0044450219100128.

Vlasov Yu.G., Legin A.V., Rudnitskaya A.M. Multisensor systems of the electronic tongue type as novel opportunities in design and application of chemical sensors. Russian Chemical Reviews, 2006, vol. 75, no. 2, pp. 125-132. doi: 10.1070/RC2006v075n02ABEH001204.

Evtugyn, G.A., Shamagsumova, R.V., Sitdikov, R.R., Stoikov, I.I., Antipin, I.S., Ageeva, M.V., Hianik, T. Dopamine sensor based on a composite of silver nanoparticles implemented in the electroactive matrix of calixarenes. Electroanalysis, 2011, vol. 23, no. 10. pp. 2281-2289. doi: 10.1002/elan.201100197.




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2022.26.3.002

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.