RU2442976C2 - Method for production of highly stable sensitive element of hydrogen peroxide sensor - Google Patents
Method for production of highly stable sensitive element of hydrogen peroxide sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442976C2 RU2442976C2 RU2009144161/05A RU2009144161A RU2442976C2 RU 2442976 C2 RU2442976 C2 RU 2442976C2 RU 2009144161/05 A RU2009144161/05 A RU 2009144161/05A RU 2009144161 A RU2009144161 A RU 2009144161A RU 2442976 C2 RU2442976 C2 RU 2442976C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen peroxide
- prussian blue
- sensitive element
- sensor
- production
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу приготовления чувствительного элемента сенсора на пероксид водорода. В частности, к способу стабилизации берлинской лазури, являющейся электрокатализатором восстановления пероксида водорода, гексацианоферратом никеля.The invention relates to a method for preparing a sensor element for hydrogen peroxide. In particular, to the stabilization method of Prussian blue, which is an electrocatalyst for the reduction of hydrogen peroxide, nickel hexacyanoferrate.
Определение пероксида водорода является важной аналитической задачей для клинической диагностики, контроля состояния окружающей среды и в различных областях промышленности. Его содержание необходимо определять в грунтовых водах и атмосферных осадках, куда он попадает в результате выбросов промышленности и атомных станций, а также в пищевой промышленности.The determination of hydrogen peroxide is an important analytical task for clinical diagnosis, environmental monitoring and in various industries. Its content must be determined in groundwater and precipitation, where it gets as a result of emissions from industry and nuclear plants, as well as in the food industry.
На сегодняшний день наиболее эффективным чувствительным элементом для определения пероксида водорода является берлинская лазурь - гексацианоферрат (II) железа (III) [1]. Инертные электроды (платина, золото, стеклоуглерод), модифицированные берлинской лазурью, находят широкое применение при конструировании сенсоров на пероксид водорода и биосенсоров, содержащих иммобилизованные оксидазы в качестве биочувствительного элемента [1].To date, the most effective sensitive element for determining hydrogen peroxide is Prussian blue - iron (III) hexacyanoferrate (II) [1]. Inert electrodes (platinum, gold, glassy carbon) modified by Prussian blue are widely used in the construction of hydrogen peroxide sensors and biosensors containing immobilized oxidases as a biosensitive element [1].
При взаимодействии пленки берлинской лазури и определяемого пероксида водорода происходит разложение последнего до гидроксид-иона OH-. При малых концентрациях пероксида водорода его влияние на свойства сенсора незначительно. Однако при проведении непрерывных измерений может образовываться значительное количество гидроксид-ионов, которое приводит к постепенному растворению покрытия берлинской лазури с поверхности электрода. Для проведения непрерывного мониторинга содержания пероксида водорода необходимы сенсоры, которые наряду с высокой чувствительностью и селективностью обладают хорошей воспроизводимостью токового сигнала, то есть имеют высокую стабильность.During the interaction of Prussian blue film and the determined hydrogen peroxide, the latter decomposes to OH - hydroxide ion. At low concentrations of hydrogen peroxide, its effect on the properties of the sensor is negligible. However, during continuous measurements, a significant amount of hydroxide ions can form, which leads to the gradual dissolution of the coating of Prussian blue from the electrode surface. For continuous monitoring of the content of hydrogen peroxide, sensors are needed that, along with high sensitivity and selectivity, have good reproducibility of the current signal, that is, they have high stability.
Сущность изобретения состоит в следующем:The invention consists in the following:
- предложен способ совместного осаждения чувствительного элемента (берлинской лазури) и стабилизатора (гексацианоферрата никеля) на поверхность электрода для изготовления высокостабильного сенсора на пероксид водорода;- a method for the joint deposition of a sensitive element (Prussian blue) and a stabilizer (nickel hexacyanoferrate) on the electrode surface for the manufacture of a highly stable sensor on hydrogen peroxide;
- предложен способ последовательного осаждения чувствительного элемента (берлинской лазури) и стабилизатора (гексацианоферрата никеля) на поверхность электрода для изготовления высокостабильного сенсора на пероксид водорода.- a method is proposed for the sequential deposition of a sensitive element (Prussian blue) and a stabilizer (nickel hexacyanoferrate) on the electrode surface for the manufacture of a highly stable sensor on hydrogen peroxide.
Пример 1Example 1
Электрохимический способ совместного осаждения берлинской лазури и гексацианоферрата никеля на поверхность электродаElectrochemical method of co-precipitation of Prussian blue and nickel hexacyanoferrate on the electrode surface
Совместное электроосаждение гексацианоферрата никеля и берлинской лазури проводили в потенциодинамическом режиме, при развертке подаваемого на рабочий электрод потенциала от 0 до +0.75 В, скорость развертки потенциала составляла 50-100 мВ/с, в течение 5-20 циклов. Синтез проводили в трехэлектродной ячейке, содержащей рабочий электрод, хлоридсеребряный электрод сравнения и стеклоуглеродный вспомогательный электрод. Ростовой раствор содержал 1 мМ K3[Fe(CN)6] и x мМ NiCl2 и (1-х) мМ FeCl3 (x от 0,1 до 0,9) в фоновом электролите состава 0.1 М KCl, 0.1 М HCl.The joint electrodeposition of nickel hexacyanoferrate and Prussian blue was carried out in the potentiodynamic mode, when the potential applied to the working electrode was scanned from 0 to +0.75 V, the potential sweep speed was 50-100 mV / s for 5-20 cycles. The synthesis was carried out in a three-electrode cell containing a working electrode, a silver chloride reference electrode, and a glassy carbon auxiliary electrode. The growth solution contained 1 mM K 3 [Fe (CN) 6 ] and x mM NiCl 2 and (1) mM FeCl 3 (x from 0.1 to 0.9) in the background electrolyte with the composition 0.1 M KCl, 0.1 M HCl .
Затем электроды циклировали в диапазоне потенциалов от 0 до +1 В в фоновом электролите состава 0.1 М KCl, 0.1 М HCl при скорости развертки потенциала 40 мВ/сек в течение 20 циклов. После чего электроды подвергали термической обработке при 100°C в течение 1 часа и охлаждали до комнатной температуры.Then, the electrodes were cycled in the potential range from 0 to +1 V in the background electrolyte with a composition of 0.1 M KCl, 0.1 M HCl at a potential sweep rate of 40 mV / s for 20 cycles. After that, the electrodes were subjected to heat treatment at 100 ° C for 1 hour and cooled to room temperature.
В фигуре 1 представлено сравнение зависимостей тока от времени в постоянном потоке 1·10-3 М H2O2 для сенсоров с чувствительными элементами на основе берлинской лазури и берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля путем совместного осаждения из растворов солей. Для смешанного покрытия удалось понизить константу инактивации каталитического покрытия почти на порядок величины - она составила 5·10-3 мин-1 по сравнению с 45·10-3 мин-1 для берлинской лазури. В режиме постоянного потока пероксида водорода к поверхности электрода за 20 минут сенсор со стабилизированным чувствительным элементом теряет менее 10% величины начального сигнала, в то время как сенсор на основе берлинской лазури теряет более 35% величины сигнала за 10 минут.The figure 1 presents a comparison of the current versus time in a constant flow of 1 · 10 -3 M H 2 O 2 for sensors with sensitive elements based on Prussian blue and Prussian blue stabilized with nickel hexacyanoferrate by co-precipitation from salt solutions. For mixed coatings, the inactivation constant of the catalytic coating was reduced by almost an order of magnitude — it was 5 · 10 -3 min -1 compared to 45 · 10 -3 min -1 for Berlin blue. In a constant flow of hydrogen peroxide to the electrode surface in 20 minutes, a sensor with a stabilized sensing element loses less than 10% of the value of the initial signal, while a sensor based on Prussian blue loses more than 35% of the signal in 10 minutes.
Пример 2Example 2
Электрохимический способ последовательного осаждения берлинской лазури и гексацианоферрата никеля на поверхность электродаElectrochemical method of sequential deposition of Prussian blue and nickel hexacyanoferrate on the electrode surface
Последовательный электросинтез каталитических слоев берлинской лазури и стабилизирующих слоев гексацианоферрата никеля проводили в различных трехэлектродных ячейках. Одна из ячеек содержала ростовой раствор для синтеза гексацианоферрата никеля: 1 мМ K3[Fe(CH)6] и 1 мМ NiCl2 в фоновом электролите состава 0.1 М KCl, 0.1 М HCl. Вторая ячейка содержала раствор для электросинтеза берлинской лазури, концентрации солей изменяли в пределах 0,5-4 мМ как для FeCl3, так и для K3[Fe(CH)6]. Электрохимическое осаждение покрытия гексацианоферрата никеля проводили в потенциодинамическом режиме, при развертке потенциала от 0 до +0.75 В, скорость развертки потенциала составляла 50-100 мВ/с, в течение 1-5 циклов. Электроосаждение берлинской лазури проводили в потенциодинамическом режиме, при развертке потенциала от +0,4 до +0.75 В, скорость развертки потенциала составляла 10-20 мВ/с, в течение 1-5 циклов. После осаждения одного из соединений электрод ополаскивали дистиллированной водой и переносили в другую ячейку для последующего нанесения другого соединения. Общее число слоев в чувствительном элементе сенсора составляло от 2 до 20.Serial electrosynthesis of the catalytic layers of Prussian blue and the stabilizing layers of nickel hexacyanoferrate was carried out in various three-electrode cells. One of the cells contained a growth solution for the synthesis of nickel hexacyanoferrate: 1 mM K 3 [Fe (CH) 6 ] and 1 mM NiCl 2 in the background electrolyte with a composition of 0.1 M KCl, 0.1 M HCl. The second cell contained a solution for the electrosynthesis of Prussian blue; salt concentrations were varied within 0.5–4 mM for both FeCl 3 and K 3 [Fe (CH) 6 ]. The electrochemical deposition of the nickel hexacyanoferrate coating was carried out in the potentiodynamic mode, with a potential sweep from 0 to +0.75 V, the potential sweep speed was 50-100 mV / s for 1-5 cycles. The electrodeposition of Prussian blue was carried out in the potentiodynamic mode, with a potential sweep from +0.4 to +0.75 V, the potential sweep speed was 10-20 mV / s for 1-5 cycles. After deposition of one of the compounds, the electrode was rinsed with distilled water and transferred to another cell for subsequent application of the other compound. The total number of layers in the sensor element was from 2 to 20.
Стадии обработки электродов после окончания электросинтеза аналогичны описанным в примере 1.The stages of processing the electrodes after electrosynthesis are similar to those described in example 1.
Из фигуры 2 видно, что для сенсора с чувствительным элементом на основе покрытия берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля путем последовательного электроосаждения, сигнал стабилен в течение 1 часа и более, в то время как в случае сенсора с нестабилизированным чувствительным элементом за 10 минут теряется более 35% начальной величины сигнала. Удалось понизить константу инактивации каталитического покрытия берлинской лазури, стабилизированной гексацианоферратом никеля путем последовательного электроосаждения, на четыре порядка величины: для него константа составила 5·10-6 мин-1, в то время как для берлинской лазури - 4,5-10·-2 мин-1.Figure 2 shows that for a sensor with a sensitive element based on a coating of Prussian blue stabilized with nickel hexacyanoferrate by sequential electrodeposition, the signal is stable for 1 hour or more, while in the case of a sensor with an unstabilized sensitive element, more than 35 are lost % of the initial value of the signal. It was possible to lower the inactivation constant of the catalytic coating of Prussian blue stabilized by nickel hexacyanoferrate by successive electrodeposition by four orders of magnitude: for it, the constant was 5 · 10 -6 min -1 , while for Prussian blue - 4.5-10 · -2 min -1 .
Все характеристики сенсоров получены из экспериментов, проводившихся в проточно-инжекционном режиме тестирования в фосфатном буфере (0.1 М KCl, 0.1 М KH2PO4, рН=6,0). Скорость потока раствора буфера - 0.25 мл/мин. Рабочий потенциал 0 В отн. Ag/AgCl/1 M KCl.All characteristics of the sensors were obtained from experiments conducted in the flow-injection test mode in a phosphate buffer (0.1 M KCl, 0.1 M KH 2 PO 4 , pH = 6.0). The flow rate of the buffer solution is 0.25 ml / min. Operating potential 0 V rel. Ag / AgCl / 1 M KCl.
ЛитератураLiterature
1. Arkady A. Karyakin, Prussian Blue and Its Analogues: Electrochemistry and Analytical Applications. Electroanalysis (2001), 13, 813-19.1. Arkady A. Karyakin, Prussian Blue and Its Analogues: Electrochemistry and Analytical Applications. Electroanalysis (2001), 13, 813-19.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144161/05A RU2442976C2 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Method for production of highly stable sensitive element of hydrogen peroxide sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144161/05A RU2442976C2 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Method for production of highly stable sensitive element of hydrogen peroxide sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009144161A RU2009144161A (en) | 2011-06-10 |
RU2442976C2 true RU2442976C2 (en) | 2012-02-20 |
Family
ID=44736230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009144161/05A RU2442976C2 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Method for production of highly stable sensitive element of hydrogen peroxide sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2442976C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580288C2 (en) * | 2013-04-29 | 2016-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Русенс" | Method of making microbiosensor for determining glucose or lactate |
RU2682568C1 (en) * | 2017-11-03 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method for determining concentration of hydrogen peroxide in solution |
RU2703316C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of producing a highly stable sensor coating on hydrogen peroxide |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6042714A (en) * | 1997-05-02 | 2000-03-28 | National Science Council | Method and chemical sensor for determining concentrations of hydrogen peroxide and its precursor in a liquid |
JP2007071720A (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Permelec Electrode Ltd | Hydrogen peroxide reduction electrode, sensor using it, and hydrogen peroxide concentration measuring method |
RU2006110364A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "РУСЕНС"(RU) | SENSORS FOR HYDROGEN PEROXIDE BASED ON PLANAR ELECTRODES MODIFIED BY IRON HEXACANIOFERRATE |
JP2008046001A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Sensor-use electrode body, sensor using same, sensing system, and method for manufacturing sensor-use electrode body |
-
2009
- 2009-11-30 RU RU2009144161/05A patent/RU2442976C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6042714A (en) * | 1997-05-02 | 2000-03-28 | National Science Council | Method and chemical sensor for determining concentrations of hydrogen peroxide and its precursor in a liquid |
JP2007071720A (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Permelec Electrode Ltd | Hydrogen peroxide reduction electrode, sensor using it, and hydrogen peroxide concentration measuring method |
RU2006110364A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "РУСЕНС"(RU) | SENSORS FOR HYDROGEN PEROXIDE BASED ON PLANAR ELECTRODES MODIFIED BY IRON HEXACANIOFERRATE |
JP2008046001A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Sensor-use electrode body, sensor using same, sensing system, and method for manufacturing sensor-use electrode body |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580288C2 (en) * | 2013-04-29 | 2016-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Русенс" | Method of making microbiosensor for determining glucose or lactate |
RU2682568C1 (en) * | 2017-11-03 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method for determining concentration of hydrogen peroxide in solution |
RU2703316C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of producing a highly stable sensor coating on hydrogen peroxide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009144161A (en) | 2011-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mo et al. | Cobalt and copper hexacyanoferrate modified carbon fiber microelectrode as an all‐solid potentiometric microsensor for hydrazine | |
Głab et al. | Metal-metal oxide and metal oxide electrodes as pH sensors | |
Jayasri et al. | Amperometric determination of hydrazine at manganese hexacyanoferrate modified graphite–wax composite electrode | |
Rahman et al. | Development of Creatine sensor based on antimony-doped tin oxide (ATO) nanoparticles | |
Lin et al. | Determination of hydrogen peroxide by utilizing a cobalt (II) hexacyanoferrate‐modified glassy carbon electrode as a chemical sensor | |
Yang et al. | Electrochemical deposition of Prussian blue from a single ferricyanide solution | |
Safavi et al. | Highly improved electrocatalytic behavior of sulfite at carbon ionic liquid electrode: Application to the analysis of some real samples | |
RU2442976C2 (en) | Method for production of highly stable sensitive element of hydrogen peroxide sensor | |
Pedrosa et al. | Acetylcholinesterase Immobilization on 3‐Mercaptopropionic Acid Self Assembled Monolayer for Determination of Pesticides | |
Pournaghi-Azar et al. | Palladized aluminum electrode covered by Prussian blue film as an effective transducer for electrocatalytic oxidation and hydrodynamic amperometry of N-acetyl-cysteine and glutathione | |
JP6534264B2 (en) | Measurement method of dissolved hydrogen concentration | |
Shi et al. | Amperometric Sensor for Hydroxylamine Based on Hybrid Nickel‐Cobalt Hexacyanoferrate Modified Electrode | |
Eftekhari | Electrocatalysis and amperometric detection of hydrogen peroxide at an aluminum microelectrode modified with cobalt hexacyanoferrate film | |
Kumar et al. | Amperometric sensor for the determination of ascorbic acid based on cobalt hexacyanoferrate modified electrode fabricated through a new route | |
Islam et al. | The Measurement of Mixed Potentials Using Platinum Decorated Nanoporous Gold Electrodes | |
Salimi et al. | Disposable amperometric sensor for neurotransmitters based on screen-printed electrodes modified with a thin iridium oxide film | |
Jahani | Electrocatalytic determination of levodopa in presence of cabergoline using carbon paste electrode modified with graphene quantum dots/2-chlorobenzoyl ferrocene/ionic liquid | |
El‐Maali et al. | Square‐Wave Stripping Voltammetry of Uranium (VI) at the Glassy Carbon Electrode. Application to Some Industrial Samples | |
Razmi et al. | Electrochemical behavior of iodide at a nickel pentacyanonitrosylferrate film modified aluminum electrode prepared by an electroless procedure | |
Pang et al. | A novel urea amperometric biosensor based on secretion of carnation petal cells modified on a graphite-epoxy composite electrode | |
Salles et al. | Hydrogen peroxide monitoring in photo-Fenton reactions by using a metal hexacyanoferrate modified electrode | |
Eftekhari | Silver-selective electrode based on a direct modified electrode silver hexacyanoferrate (II) film | |
Kumar et al. | Electrocatalytic oxidation of sulfite on a nickel aquapentacyanoferrate modified electrode: Application for simple and selective determination | |
Kusior et al. | Electrochemical sensors based on TiO2–Fe2O3 coupled system | |
Eremenko et al. | Planar thiol-sensitive sensor elements for the determination of butyrylcholinesterase activity and analysis of its inhibitors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131201 |