NO316342B1 - Elektrode for voltammetrisk analyse - Google Patents
Elektrode for voltammetrisk analyse Download PDFInfo
- Publication number
- NO316342B1 NO316342B1 NO20004641A NO20004641A NO316342B1 NO 316342 B1 NO316342 B1 NO 316342B1 NO 20004641 A NO20004641 A NO 20004641A NO 20004641 A NO20004641 A NO 20004641A NO 316342 B1 NO316342 B1 NO 316342B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- electrode
- compound
- metal
- hydrogen
- overvoltage
- Prior art date
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 45
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 35
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 claims abstract description 15
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 claims abstract description 7
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 27
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 229910000474 mercury oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 claims description 2
- QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N (3S)-3-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[5-[(3aS,6aR)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoylamino]-3-methylbutanoyl]amino]-3-(4-hydroxyphenyl)propanoyl]amino]-4-[1-bis(4-chlorophenoxy)phosphorylbutylamino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound CCCC(NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](Cc1ccc(O)cc1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CCCCC1SC[C@@H]2NC(=O)N[C@H]12)C(C)C)P(=O)(Oc1ccc(Cl)cc1)Oc1ccc(Cl)cc1 QFLWZFQWSBQYPS-AWRAUJHKSA-N 0.000 claims 1
- 229940125773 compound 10 Drugs 0.000 claims 1
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 claims 1
- 229940125898 compound 5 Drugs 0.000 claims 1
- ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N jdtic Chemical compound C1([C@]2(C)CCN(C[C@@H]2C)C[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@@H]2NCC3=CC(O)=CC=C3C2)=CC=CC(O)=C1 ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 25
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 17
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 13
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 7
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 7
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 6
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001312 Amalgam (dentistry) Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000000448 dental amalgam Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000003969 polarography Methods 0.000 description 1
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001075 voltammogram Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
Flytende kvikksølv og flytende fortynnede kvikksølvamalgamer har vært hovedelektrodesystemene som har vært anvendt i voltammetri og relaterte metoder.Dette er i hovedsak på grunn av deres høye overspenning for hydrogen, som muliggjør bestemmelsen av tungmetaller (sink, nikkel og kobolt etc ) og andre slag med høye negative halvbølgepotensialer. Giftigheten til kvikksølv og fortynnet flytende kvikksølv fører til stadig økende restriksjoner i deres bruk. Bruken av slike systemer kan endatil bil forbudt i fremtiden i det minste i online systemer for arbeid i felten. Nylig arbeid som har blitt utført i vårt laboratorium har demonstrert at en ikke-giftig faststoff dentalt amalgam kan benyttes som elektrodematerialet, som beleilig erstatter kvikksølv. En utvidelse av dette arbeidet har vist at elektrodematerialer som omfatter et metall eller en forbindelse med for lav hydrogenoverspenning endrer deres hydrogenoverspennings-egenskaper vesentlig når de forurenses med selv små mengder av metall eller forbindelser som viser høy hydrogenoverspenning. Dette utvider betraktelig området av potensielt tilgjengelige elektrodesystemer og derved analyttiske muligheter i voltammetri.
Description
Innledning
Den foreliggende oppfinnelsen angår en elektrode til bruk i analytisk voltammetri
Flytende kvikksølv og flytende fortynnede kvikksølvamalgamer har vært hovedelektrodesystemene som har blitt anvendt i voltammetri og relaterte metoder Dette er i hovedsak pga deres høye overspenning for hydrogen, som mulig-gjør bestemmelsen av tungmetaller (sink, nikkel og kobolt etc) og andre slag med høye negative halvbølgepotensialer
Kvikksølv har vært, siden utviklingen av polarografi, det mest brukte elektrodematenalet i voltammetnske teknikker Hovedgrunnen til dette er at en ny fnsk elektrodeoverflate dannes for hver kvikksølvdråpe Kvikksølv har imidlertid i tillegg fordelene ved at det har en høy overspenning mot hydrogen og at dannelsen av fortynnede amalgamer i mange tilfeller forhindrer dannelsen av intermetalliske forbindelser
Pga giftigheten til kvikksølv er dens bruk nå begrenset og kan forbys selv for analytiske formål Det er derfor nødvendig å utvikle nye elektrodematenaler for å møte behovet for et ikke-giftig elektrodematenale i voltammetri Utallige artikler som handler om alternative elektroder og teknikker har nylig blitt publisert Blant disse er bruk av glassert karbonelektrode, grafittelektrode, gullelektrode, sølvelek-trode og vismutelektrode de viktigste bidragene Men, bortsett fra vismutelektro-den, er det en hovedulempe for disse elektrodetypene, deres bruk er begrenset under -800 mV, avgrenset ved mangelen på overspenning for hydrogen
DD 148 987 angår en teknisk utforming av en nng/skiveelektrode slik at det unngås elektrisk kontakt mellom ring og skive i den hensikt å redusere bruk av edelmetall Som materiale i måleelektroder ramses det opp en rekke materialer, deriblant edelmetaller og legeringer av disse, amalgamer, stål, glass og grafitt Det angis imidlertid ikke noe mer om sammensetningen til legeringene, og problemene som løses av den foreliggende oppfinnelse verken beskrives eller antydes Noen av materialene som nevnes kan heller ikke benyttes i voltammetri, som f eks stål som passiviseres ved bruk
De foreliggende forfatterne har nylig oppfunnet en fremgangsmåte for å er-statte kvikksølv med dentalt amalgam og relaterte faste forbindelser i elektrodesystemer Det har blitt funnet at slike systemer har en svært høy overspenning for hydrogen, som tillater sporanalyser ved potensialer tilstrekkelig negative til å kunne bestemme f eks sink, kobolt, nikkel og jern i spornivåer Dette har tidligere ikke vært mulig unntatt gjennom bruk av kvikksølv, eller kvikksølvfilmelektroder Slike bestemmelser er svært viktige for felt- og onhne-analyser av forurensninger i jordsmonn og grunnvann, og elektroden kan benyttes gjentatte ganger
Fenomenene som styrer hydrogenoverspenning er bestemt av de mekanis-mene som hydrogenutviklingsreaksjonen skjer etter for et gitt metall Viktige fakto-rer er trinnene i utviklingen av hydrogen, energien til metall-hydrogenbindingen, avhengigheten av overflatedekmngen av hydrogen på overpotensialet, dobbeltlag-strukturen, og de preeksponensielle faktorene til den kinetiske ligningen for det trege trinnet i prosessen Måten som elektrodematenalet eller elektrodeoverflaten påvirker disse faktorene på er ikke skikkelig kjent Noen viktige trender har imidlertid blitt identifisert
For metaller slik som bly, kvikksølv, thallium, kadmium, vismut etc som innehar høy hydrogenoverspenning, er en økning i utvekslings-strøm-tettheten funnet med øket hydrogenabsorpsjonsenergi Dette betyr at strømtettheten ved likevektpotensialet øker for disse metallene, med øket styrke av hydrogenbindingen til metall Følgelig er en lav dekning med hydrogen funnet ved deres overflate og det hastighetsbestemmende trinnet må være protonutladningsreaksjonen
For metaller slik som platina, rhenium, rhodium, wolfram, indium, molybden, etc er høye verdier av hydrogenabsorpsjonsenergi observert og en minking i utvekshngs-strømtettheten funnet med en økning i hydrogen-absorpsjonsenergien, og høy hydrogendekning
Sammenfatning av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen har blitt tenkt ut for å tilveiebnnge en løsning på problemene med kjente elektroder som beskrevet over
I overensstemmelse med et første aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en elektrode for bruk i analytisk voltammetri Elektroden omfatter en legering i en fast tilstand, idet legeringen omfatter et rent metall eller en forbindelse som har en lav overspenning for hydrogen og noen få prosent av minst ett annet metall eller forbindelse, idet det oppnås en ikke-giftig elektrode med en tilstrekkelig høy overspenning for hydrogen til å tillate deteksjon av et metall eller forbindelse som skal detekteres
Elektroden angitt over kan anvendes til utførelse av voltammetn som invol-verer en redoksreaksjon ved en elektrodeoverflate, som omfatter en analysecelle fylt med en løsning som skal analyseres, et system av elektroder anordnet i analysecellen og som produserer et målesignal som en konsekvens av redoksreaksjonen ved elektrodene, hvor målesignalet er et mål på konsentrasjonen av en kom-ponent i løsningen
I overensstemmelse med et annet aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å øke nytten av voltammetnske analyser Fremgangsmåten omfatter å bruke et elektrodesystem som omfatter minst én elektrode av en legering i en fast tilstand, der legeringen er kjennetegnet ved at det omfatter et rent metall eller en forbindelse som har en lav overspenning for hydrogen og noen få prosent av minst ett andre metall eller en forbindelse, for derved å oppnå en ikke-giftig elektrode med et tilstrekkelig høyt overpotensial for hydrogen til å tillate deteksjon av et metall eller en forbindelse
Det rene metallet eller forbindelsen kan være metallisk sølv, gull, kopper eller platina eller et annet metall eller en forbindelse med for lav overspenning for hydrogen til å bli brukt alene for et visst analytisk formål Kvikksølv, vismut eller blyoksid eller et annet metall eller forbindelse med effekten å øke den resulterende overspennmgen for hydrogen, kan benyttes som det andre metallet eller forbindelsen
I en foretrukket utførelsesform omfatter legenngen mindre enn 10% av det andre metallet eller forbindelsen I en enda mer foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter legeringen omknng 4% av det andre metaller eller legenngen
Elektroden kan benyttes som en måleelektrode eller som en hvilken som helst annen elektrode i en elektroanalytisk metode? som krever høy overspenning j for hydrogen, eller som en måleelektrode i voltammetnsk analyse av typen differensialpuls anodisk stnpping voltammetn
Elektrodematerialer med et metall eller en legenng med lav hydrogenoverspenning endrer sine hydrogenoverspennings-egenskaper vesentlig når de konta-mineres med selv små mengder av metaller eller forbindelser som innehar høy hydrogenoverspenning Dette utvider i høy grad området til potensielt tilgjengelige elektrodesystemer og derved analytiske muligheter i voltammetn
Den voltammetnske oppførselen til noen ikke-giftige elektroder som har blitt forurenset av små mengder av metaller eller forbindelser som har høy hydrogenoverspenning ble studert Det ble funnet at disse elektrodene øker sin hydrogenoverspenning dramatisk Dette betyr f eks at edelmetaller kan bli gitt en høy hydrogenoverspenning Dette gir nye muligheter i voltammetn og relaterte metoder Ikke bare fordi et stort antall av forskjellige utvilsomt ikke-grftige elektrodemetaller og elektrodeforbmdelser kan bli tilgjengelig, men slike systemer tillater også utvik-ling av spesiallagede elektroder for spesifikke analyser
Motelektroden kan også lages med en forbindelse som inneholder flere komponenter for å fungere som et reservoar for avsetning på elektrodeoverflaten På denne måten kan en ny elektrodeoverflate genereres før hvert skann Slike resultater har også blitt demonstrert i tidligere arbeid som benytter rene sølv-elektroder
Kort beskrivelse av tegninger
Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i det følgende med re-feranse til de medfølgende tegningene, hvor
fig 1 viser et tverrsnitt av en metallegenngs-elektrode ifølge en utførelses-form av oppfinnelsen,
fig 2 er et plott av et sveip fra -1200 mV til -200 mV med en sølvelektrode forurenset med 4% vismut ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen,
fig 3 er et plott som viser deteksjon av sink på elektroden i fig 2,
fig 4 er et plott som viser deteksjon av sink på en sølvelektrode kontaminert med 4% bly(ll) oksid ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen,
fig 5 er et plott som viser deteksjon av sink ved å benytte en sølvelektrode forurenset med 4% kvikksølv ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen, og
fig 6 er et plott som viser samtidig deteksjon av sink og kadmium på elektroden i fig 5
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
Eksperimenter
Tre distinkte sølv-baserte elektroder ble utviklet i forbindelse med denne be-sknvelsen Disse ble forurenset med fire prosent vismut, fire prosent blyoksid og fire prosent kvikksølv hhv (alle i forhold til vekt) Elektrodene ble laget ved ganske enkelt å blande pulveriserte prøver av det gitte i en blandingsbeholder Beholderen ble deretter plassert i en mikser og mikset i 30 sekunder Legeringen ble deretter overført til et kvartsrør (indre diameter 4 mm) som deretter ble utpumpet for luft og forseglet Det forseglede kvartsrøret ble deretter overført til en ovn forvarmet til 1000 °C, der metallegenngen ble smeltet og holdt 12 mm Legenngen ble deretter nedkjølt og størknet Kvartsrøret ble deretter knust, og den resulterende metallegenngs-syhnderen gjenvunnet og forseglet på innsiden av en inert plastmembran på en slik måte at kun en liten overflate var eksponert Til sist ble elektrodeenden kuttet ren og pusset igjen ved å bruke et fint, mykt sandpapir, og vasket i vann ren-set med Millipore Elix og deretter med Milhpore Milli-Q Gradient system (Millipore Corporation, SA 67120 Molsheim, Franknke) Elektroden er vist i fig 1
Alle eksperimenter ble utført i NH4AC (0,05 M, pH 6) Et tre-elektrodesystem der potensialet ble målt mot en sølv/sølvklorid/mettet sølvklond/mettet kahumklorid referanseelektrode ble benyttet Motelektroden 1 disse første testene var en platt-natråd, imidlertid kan en motelektrode med samme legenngssammensetning som arbeidselektroden også benyttes
Det tilpassede voltammetnske utstyret ble konstruert 1 våre laboratoner Dette omfatter en digital anordning 1 stand til å utføre alle ulike varianter av voltammetn Dette utstyret har blitt beskrevet tidligere Alle reagenser var av analyttisk grad
De aktive legenngselektrodene ble pusset før eksperimentene og deretter benyttet uten noe vedlikehold under eksperimentet over en periode på ca én uke
Alle analysene rapportert 1 denne beskrivelsen ble utført som differensialpuls anodisk stnppingvoitammetn (DPASV), med en skannhastighet på 15 mV/s, pulshøyde 70mV og en avsetningstid på to minutter
3 Resultater
Dette avsnittet er inndelt i tre deler Den første delen viser resultater opp-nådd ved å benytte en elektrode med en legering sammensatt av sølv (96%) og vismuth (4%) Den andre delen oppsummerer resultater fra en blanding av sølv (96%) og bly(ll) oksid (4%), og den tredje delen gir resultatet fra en legering som inneholder sølv (96%) og kvikksølv (4%)
3 1. Sølvelektrode med 4% vismut
Det voltammetnske skannet ble utført som beskrevet i seksjon 2 Både avsetning og startpotensial var -1200 mV Fig 2 viser et typisk plott av en blank NH4AC (0,05 M) løsning I fig 2 er et skann utført fra -1200 mV til -200 mV med en sølvelektrode forurenset med 4% vismut Innsatt som et lite bilde oppe 1 det venstre hjørnet er et typisk plott av en ren sølvelektrode Dette skannet ble utført 1 DPASV modus 1 NH4Ac (0,05 M), med en skannhasttghet på 15 mV/s og puls-høyde på 70 mV
En ren sølvelektrode kan normalt benyttes ned til omknng -750 mV, før strømmen øker dramatisk pga hydrogendannelsen, som vist i den lille rammen oppe i det venstre hjørnet i fig 2 Det er ikke noe tvil om at tilsetningen av den lille mengden vismut gir sølvlegenngselektroden et høyt overpotensiale Noen analyser ble utført for å detektere sink på denne elektrodetypen Tre forskjellige konsentrasjoner ble målt ved standard tilsetningsmetoden Sink standardløsning (50 mg r1, 400 uJ) ble tilsatt til NH4AC (0,05 M, 75 ml) løsning i tre tnnn etter hver-andre som gir sinkkonsentrasjoner på 267, 534 og 800 ug I"<1> Et voltammetnsk skann ble kjørt etter hver addisjon Topphøydene for sink ble målt og korngert for offset, og presentert 1 fig 3 I fig 3 er det vist deteksjon av sink på sølv med 4% vismut legenngselektrode Konsentrasjoner var 267, 534 og 800 |ig I"<1> Alle skann ble utført 1 DPASV modus 1 NhUAc (0,05 M), med en skannhastighet på 15 mV/s, en puishøyde på 70 mV og en avsetnmgstid på to minutter Strøm verdier ble korri-gert for offset Som en liten ramme oppe i det høyre hjørnet i fig 3 er det vist deteksjon av sink på sølvelektroden med 4% vismut, men som strøm (uA) som en funksjon av potensial (mV)
3. 2. Sølvelektrode med 4% PbO.
Det voltammetnske skannet ble utført som beskrevet i seksjon 2 Både av-setnings- og start-potensial var -1200 mV Fig 4 viser et typisk plott av en blank NH4AC (0,05 M) løsning og tilsvarende når sink ble tilsatt Som vist er det et høyt hydrogen overspenning også på denne elektroden, som for sølvelektroden som inneholder 4% vismut beskrevet i seksjon 31 I fig 4 er deteksjon av sink på sølv med 4% bly(ll) oksid legenngselektrode vist som et plott av strøm (uA) som en funksjon av potensial (mV) Konsentrasjonen av sink var 534 jig I"<1> Alle skann ble utført i DPASV modus i NH4Ac (0,05 M), med en skannrate på 15 mV/s, pulshøyde 70 mV og en avsetningstid på to minutter
Når sinkkonsentrasjonen overstiger 500 ppb, ble en endnng i voltammo-grammet detektert rundt -1100 mV Denne endringen kan representere dannelsen av intermetalliske forbindelser Dette fenomenet ble ikke observert på sølvelektro-den med vismut i avsnitt 3 1
Deteksjon av kadmium var også umulig på denne elektroden pga den høye strømnivåøkningen fra ca -600 mV, pga den store mengden av bly inne i elektroden
3 3 Sølvelektrode med 4% kvikksølv.
Analyser som i avsnitt 3 1 og 3 2 ble utført for en sølvelektrode som inneholder ca 4% kvikksølv Fig 5 under viser resultatet fra sinkdeteksjon på denne elektrodetypen Fire forskjellige konsentrasjoner ble detektert med standard tilsetningsmetoden Sink standardløsning (50 mg"<1>,150 ul) ble tilsatt til NhUAc (0,05 M, 75 ml) løsning i tre sekvensielle tnnn som gir sinkkonsentrasjoner på 100, 200, 300 og 400 jig I'<1> Et voltammetnsk skann ble kjørt etter hver tilsetning I fig 5 er deteksjon av sink på sølv med 4% kvikksølv legenngselektrode vist som et plott av strøm (uA) som en funksjon av konsentrasjon (ppb) Konsentrasjonen av sink var 100,200,300 og 400 u.g l"<1> Alle skann ble utført i DPASV modus i NhUAc (0,05 M), med en skannrate på 15 mV/s, pulshøyde på 70 mV og en avsetningstid på to minutter Som en liten ramme mot høyre er vist et plott av strøm (uA) mot potensial (mV) for hovedplottet i fig 5
En høy grad av linearitet ble registrert Dette er indikert av den relative høye R<2>(R<2> = 0,9724) koeffisient mellom de eksperimentale data og den anvendte line-ære tilpasning i hvert tilfelle
En deteksjon av kadmium (200 ppb) ble også utført i en NhUAc (0,05 M) løsning som inneholder sink (400 ppb), og er vist i fig 6 I fig 6 er deteksjon av sink og kadmium på sølvelektrode som inneholder 4% kvikksølv vist som et plott av den resulterende strømmen (uA) som en funksjon av potensial (mV) Konsentrasjoner var 400 ug I'<1> sink og 200 ug I"<1> kadmium Skannet ble utført i DPASV
modus i NhUAc (0,05 M), med en skannhastighet på 15 mV/s, pulshøyde på
70 mV og en avsetningstid på to minutter Tilsetningen av kadmium hadde kun en insignifikant påvirkning på topphøyden for sink
4. Konklusjoner
Resultatene i denne beskrivelsen viser at elektrodematenaler som omfatter et metall eller en forbindelse med lav hydrogenoverspenning endrer sine hydro-genoverspenmngs-egenskaper vesentlig når de forurenses med selv små mengder av metaller eller forbindelser som viser høy hydrogenoverspenning Dette utvider i høy grad området av potensielt tilgjengelige tkke-giftige elektrodesystemer og derved analyttiske muligheter for voltammetn og beslektede metoder, også for online bruk i felt
Et svært viktig punkt er at motelektroden i et tre-elektrodesystem kan prepa-reres med den samme blandingen som arbeidselektroden Da kan en ny film av-settes før hvert nytt skann med materiale fra motelektroden Med dette kan en ny arbeidselektrodeoverflate genereres kontinuerlig Den spesifikke sammensetningen av en elektrode kan lages på en slik måte at den er optimal for noen metaller, spesielt tatt i betraktning muligheten av å forhindre intermetalliske forbindelser
Ved å ha beskrevet foretrukkede utførelsesformer av oppfinnelsen vil det
være klart for de som er fortrolig med voltammetnsk teknikk at andre utførelsesfor-mer som omfatter konseptene kan benyttes Disse og andre eksempler på oppfinnelsen som er illustrert over er kun tenkt å være eksempler og det faktiske omfan-get av oppfinnelsen skal bestemmes fra de følgende kravene Referanser
Claims (13)
1 Elektrode for bruk i analytisk voltammetn, der elektroden omfatter en legering i en fast tilstand,
karakterisert ved at legeringen omfatter et rent metall eller forbindelse som har en lav overspenning for hydrogen og noen få prosent av minst ett andre metall eller forbindelse, for derved å oppnå en ikke-giftig elektrode med en tilstrekkelig høy overspenning for hydrogen til å tillate deteksjon av et metall eller en forbindelse
2 Elektrode ifølge krav 1,
karakterisert ved at det rene metallet eller forbindelsen er metallisk sølv, gull, kopper eller platina eller et annet metall eller forbindelse med for lav overspenning for hydrogen til å bli benyttet alene i en viss analytisk hensikt
3 Elektrode ifølge krav 1 eller 2,
karakterisert ved at det andre metallet eller forbindelsen er kvikksølv, vismut eller blyoksid eller et annet metall eller forbindelse med den effekt å øke den resulterende overspenning for hydrogen
4 Elektrode ifølge ett av kravene 1-3,
karakterisert ved at legenngen omfatter mindre enn 10% av det andre metall eller forbindelse
5 Elektrode ifølge ett av kravene 1-4,
karakterisert ved at legeringen omfatter omkring 4% av det andre metall eller forbindelse
6 Fremgangsmåte for å øke nytten av voltammetnske analyser ved å bruke et elektrodesystem som omfatter minst én elektrode av en legering i en fast tilstand, karakterisert ved at legeringen omfatter et rent metall eller en forbindelse som har et lavt overpotensial for hydrogen og noen få prosent av minst ett andre metall eller forbindelse, for derved å oppnå en ikke-giftig elektrode med en tilstrekkelig høy overspenning for hydrogen til å tillate deteksjon av et metall eller forbindelse
7 Fremgangsmåte ifølge krav 6,
karakterisert ved at det rene metallet eller forbindelsen er metallisk sølv, gull, kopper eller platina eller et annet metall eller forbindelse med for lav overspenning for hydrogen til å bli benyttet alene i en viss analytisk hensikt
8 Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7,
karakterisert ved at det andre metallet eller forbindelsen er kvikksølv, vismut eller blyoksid eller et annet metall eller forbindelse med den effekt å øke den resulterende overspenning for hydrogen
9 Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 6-8,
karakterisert ved at legeringen omfatter mindre enn 10% av det andre metall eller forbindelse
10 Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 6-9,
karakterisert ved at legeringen omfatter omkring 4% av det andre metall eller forbindelse
11 Anvendelse av elektroden ifølge krav 1, i en elektroanalytisk metode som krever høy overspenning for hydrogen
12 Anvendelse av elektroden ifølge krav 1, til utførelse av voltammetri som in-volverer en redoksreaksjon ved en elektrodeoverflate, omfattende en analysecelle fylt med en løsning som skal analyseres, og der et system av elektroder er anordnet i analysecellen og gir et målesignal som en konsekvens av redoksreaksjonen ved elektrodene, hvor målesignalet er et mål på konsentrasjonen av en kompo-nent i løsningen
13 Anvendelse av elektroden ifølge krav 1, som en måleelektrode ved utfør-else av differensialpuls anodisk stripping voltammetn
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20004641A NO316342B1 (no) | 2000-09-15 | 2000-09-15 | Elektrode for voltammetrisk analyse |
| EP01975045A EP1328797B1 (en) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | Usage of a bismuth alloy electrode for voltammetric analysis |
| DE60141527T DE60141527D1 (de) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | Verwendung einer bismuthlegierungselektrode für die voltammetrische analyse |
| AT01975045T ATE460660T1 (de) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | Verwendung einer bismuthlegierungselektrode für die voltammetrische analyse |
| AU2001294414A AU2001294414A1 (en) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | Electrode for analytical voltammetry |
| US10/380,517 US7195703B2 (en) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | Electrode for analytical voltammetry |
| PCT/NO2001/000376 WO2002023179A1 (en) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | Electrode for analytical voltammetry |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20004641A NO316342B1 (no) | 2000-09-15 | 2000-09-15 | Elektrode for voltammetrisk analyse |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20004641D0 NO20004641D0 (no) | 2000-09-15 |
| NO20004641L NO20004641L (no) | 2002-03-18 |
| NO316342B1 true NO316342B1 (no) | 2004-01-12 |
Family
ID=19911589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20004641A NO316342B1 (no) | 2000-09-15 | 2000-09-15 | Elektrode for voltammetrisk analyse |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7195703B2 (no) |
| EP (1) | EP1328797B1 (no) |
| AT (1) | ATE460660T1 (no) |
| AU (1) | AU2001294414A1 (no) |
| DE (1) | DE60141527D1 (no) |
| NO (1) | NO316342B1 (no) |
| WO (1) | WO2002023179A1 (no) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006005949B3 (de) * | 2006-02-09 | 2007-10-25 | Chmiel, Horst, Prof. Dr.-Ing. | Messelektrode zur Analyse von Flüssigkeiten |
| CN100397710C (zh) * | 2006-08-25 | 2008-06-25 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 铜/饱和硫酸铜凝胶参比电极 |
| JP5473382B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2014-04-16 | キヤノン株式会社 | 免疫測定方法 |
| CN102590300A (zh) * | 2011-01-13 | 2012-07-18 | 华中农业大学 | 磁性金工作电极 |
| CN102262112B (zh) * | 2011-04-02 | 2014-03-26 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种用于检测痕量重金属的合金电极电化学传感器 |
| US8822071B2 (en) | 2011-10-26 | 2014-09-02 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Active material for rechargeable battery |
| CN105891294B (zh) * | 2016-06-23 | 2019-07-23 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种应用电化学分析法检测重金属离子的方法 |
| CN114002279A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-02-01 | 华中科技大学 | 痕量高效检测锗离子含量方法及其在锗矿冶金中的应用 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE148987C (no) | ||||
| DE1256504B (de) * | 1962-10-08 | 1967-12-14 | Engelhard Ind Inc | Verfahren zur galvanischen Herstellung unloeslicher Anoden fuer elektrochemische Prozesse |
| DE2547629B1 (de) * | 1975-10-24 | 1976-11-25 | Licentia Gmbh | Platinelektrode zum elektrochemischen nachweis von kohlenmonoxid in luft, wobei die elektrode in einem elektrolyten angeordnet ist |
| US4211623A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-08 | Orion Research Incorporated | Halide electrode |
| JPS5979151A (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-08 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 硝酸イオンの定量法 |
| US4936979A (en) * | 1987-11-27 | 1990-06-26 | Brown Leonard L | Swimming pool bacteria and algae control system and method |
| GB9311035D0 (en) * | 1993-05-28 | 1993-07-14 | Environmental Med Prod | Electrochemical metal analysis |
| US5755954A (en) * | 1996-01-17 | 1998-05-26 | Technic, Inc. | Method of monitoring constituents in electroless plating baths |
| NO316095B1 (no) * | 1999-04-16 | 2003-12-08 | Oeyvind Mikkelsen | Fremgangsmåte og anordning for å öke fölsomheten i målinger ved utförelse av elektrokjemisk analyse, samt anvendelser derav |
-
2000
- 2000-09-15 NO NO20004641A patent/NO316342B1/no not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-09-14 AT AT01975045T patent/ATE460660T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-09-14 DE DE60141527T patent/DE60141527D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-14 AU AU2001294414A patent/AU2001294414A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-14 EP EP01975045A patent/EP1328797B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-14 US US10/380,517 patent/US7195703B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-14 WO PCT/NO2001/000376 patent/WO2002023179A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040045820A1 (en) | 2004-03-11 |
| US7195703B2 (en) | 2007-03-27 |
| AU2001294414A1 (en) | 2002-03-26 |
| EP1328797A1 (en) | 2003-07-23 |
| WO2002023179A1 (en) | 2002-03-21 |
| NO20004641L (no) | 2002-03-18 |
| NO20004641D0 (no) | 2000-09-15 |
| ATE460660T1 (de) | 2010-03-15 |
| DE60141527D1 (de) | 2010-04-22 |
| EP1328797B1 (en) | 2010-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Howell et al. | Ultrafast voltammetry of anthracene and 9, 10-diphenylanthracene | |
| Yosypchuk et al. | Nontoxic electrodes of solid amalgams | |
| Hu et al. | Determination of progesterone based on the enhancement effect of surfactants in linear sweep polarography | |
| Huang et al. | Electrocatalytic determination of Reduced Glutathione using rutin as a mediator at acetylene black spiked carbon paste electrode | |
| Mikkelsen et al. | Alloy electrodes with high hydrogen overvoltage for analytical use in voltammetry. Some preliminary results | |
| Yosypchuk et al. | Determination of iodates using silver solid amalgam electrodes | |
| NO316342B1 (no) | Elektrode for voltammetrisk analyse | |
| Kanzaki et al. | The oxygen electrode in fused lithium chloride-potassium chloride eutectic containing oxide ion | |
| Wang et al. | Evaluation of differential-pulse anodic stripping voltammetry at mercury-coated carbon fiber electrodes. Comparison to analogous measurements at rotating disk electrodes | |
| Surmann et al. | Anodic stripping voltammetry with galinstan as working electrode | |
| Stankovic et al. | Determination of Pb and Cd in water by potentiometric stripping analysis (PSA) | |
| Hickling et al. | Inverse polarography with stationary amalgam anodes: Basic principles and technique | |
| Zhang et al. | Anti-fouling in situ deposited antimony/nafion film electrode for electrochemical stripping analysis | |
| NO316341B1 (no) | Elektrode for voltammetrisk analyse | |
| Li et al. | Digestion-free determination of heavy metals (Pb, Cd, Cu) in honey using anodic stripping differential pulse voltammetry and potentiometric stripping analysis | |
| Wang | Anodic stripping voltammetry at graphite-epoxy microelectrodes for in vitro and in vivo measurements of trace metals | |
| Jacobsen et al. | Electrochemical reduction of sulfur dioxide at a mercury electrode | |
| Jedlińska et al. | Design and development of a renewable galinstan silver based film electrode for stripping voltammetry | |
| Ping et al. | Development of a novel carbon composite electrode for trace determination of heavy metals in milk | |
| Yosypchuk et al. | Reference electrodes based on solid amalgams | |
| Temmerman et al. | Anodic stripping voltammetry of silver in cadmium at the glassy carbon electrode | |
| Ciszewski | Determination of thallium in bismuth by differential pulse anodic-stripping voltammetry without preliminary separation | |
| Rowińska et al. | Purification of indium from thallium inclusions by the process of remelting under artificial slags | |
| Skogvold et al. | Electrochemical properties and range of application of mixed gold bismuth electrodes | |
| Korolczuk et al. | Determination of Se (IV) in On‐Line System by Cathodic Stripping Voltammetry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |