Потенціометричний сенсор для визначення гідрохінону
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.03.10Ключові слова:
гетерополікомплекс структури Доусона, 18–молібдодифосфат, гідрохінон, потенціометричний сенсор, полімерний композиційний матеріал, поліуретанАнотація
Гідрохінон має високу токсичність і тому його вміст повинен ретельно контролюватися. Розробка нових простих у виготовленні електродів з кращими аналітичними характеристиками, що мають невисоку вартість аналізу, є актуальною задачею. Для визначення гідрохінону нами запропонований електрод на основі графіту та композиційного матеріалу, що складається з поліуретану (полімерна матриця), графітового порошку (для підвищення електропровідності матеріалу) та 18-молібдодифосфату як реагенту. До переваг поліуретанів при їх використанні для модифікації електродів можна віднести високу адгезію полімеру до поверхні електроду внаслідок наявності великої кількості полярних груп. Крім того, його специфічні властивості забезпечують високі фізико-механічні властивості полімеру. Молібденовий гетерополіаніон структури Доусона 18-молібдодифосфат-аніон P2Mo18O626- є достатньо сильним окисником – реакція з деякими відновниками відбувається майже миттєво, відновлення протікає без деструкції P2Mo18O626-, що дозволяє використовувати його багаторазово. Взаємодія P2Mo18O626- з різними відновниками відбувається при різній кислотності розчинів. Таким чином, варіювання рН розчину дозволяє визначати декілька речовин у сумісній присутності. Для підвищення електропровідності додавали у композиційний матеріал дрібнодисперсний графітовий порошок. З оптимальним значенням опору є зразки із вмістом графітового порошку від 50% до 70%. P2Mo18O626- додавали у кількості 20 % до загальної маси композиційного матеріалу. Синтезованим полімерним композиційним матеріалом з поліуретану та P2Mo18O626- модифікували графітовий електрод. Визначені основні електрохімічні характеристики запропонованого електрода. Відновлення P2Mo18O626- гідрохіноном відбувається у нейтральному середовищі (рН 6). Час відгуку при різних концентраціях становить 8 хв (при температурі 19°С). У даного електрода відсутній «ефект пам’яті», відносна похибка становить від 1,3 до 1,9 %, а відхилення потенціалу – у межах 3-5 мВ. Межа визначення становить 2·10-5 моль/л. Вплив присутніх речовин оцінювали за допомогою константи селективності. Запропонований електрод має високу селективність по відношенню до великого числа неорганічних іонів. Для регенерації електрода його необхідно витримати у розчині 3%-вого гідроген пероксиду протягом 10 хвилин.
Посилання
Sursiakova V. V., Burmakyna H. V., Rubailo A. Y. Razrabotka metodyk opredelenyia fenolov v pytevoi y pryrodnoi vodakh metodamy kapylliarnoho elektroforeza y vysokoeffektyvnoi zhydkostnoi khromatohrafyy [Development of methods for the determination of phenols in drinking and natural waters by capillary electrophoresis and high performance liquid chromatography]. J. Sib. Fed. Univ. Chem., 2010, Vol. 3, no. 3, pp. 268–276.
Havrylova M. A., Slepchenko H. B., Mykheeva E. V. Vlyianye pH sredy na elektrookyslenye dyhydroksybenzolov na modyfytsyrovannom steklouhlerodnom elektrode [Influence of pH of the medium on the electrooxidation of dihydroxybenzenes on a modified glassy carbon electrode]. Yzvestyia Tomskoho polytekhnycheskoho unyversyteta, 2011, Vol. 319, no. 3, pp. 78–80.
Baraboi V. A. Byolohycheskoe deistvye rastytelnykh fenolnykh soedynenyi [Biological action of plant phenolic compounds]. Kyiv, Naukova dumka Publ., 1976. 260 p.
Abramchenko V. Antyoksydanty y antyhypoksanty v akusherstve [Antioxidants and antihypoxants in obstetrics]. St. Petersburg, Khymyia Publ., 2001, 400 p.
Nakaz Ministerstva rehionalnoho rozvytku, budivnytstva ta zhytlovo-komunalnoho hospodarstva ukrainy № 316 vid 01.12.2017 «Pro zatverdzhennia Pravyl pryimannia stichnykh vod do system tsentralizovanoho vodovidvedennia ta Poriadku vyznachennia rozmiru platy, shcho spravliaietsia za ponadnormatyvni skydy stichnykh vod do system tsentralizovanoho vodovidvedennia» [Order of the Ministry of Regional Development, Construction and Housing of Ukraine № 316 of 01.12.2017 «On approval of the Rules of acceptance of wastewater into centralized drainage systems and the Procedure for determining the amount of payment for excessive discharges of wastewater into centralized drainage systems»]. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0056-18#Text (accessed 11.02.2021).
Patil S. K., Patil S. A., Vadiyar M. M., Awale D. V., Sartape A. S., Walekar L. S., Kolekar G. B., Ghorpade U. V., Kim J. H., Kolekar S. S. Tailor-made dicationic ionic liquid as a fluorescent sensor for detection of hydroquinone and catechol. J. of. Molec.. Liquids, 2017, Vol. 244, pp. 39–45, doi:10.1016/j.molliq.2017.08.119.
Afkhami A., Khatami H. A. Indirect kinetic-spectrophotometric determination of resorcinol, catechol and hydroquinone. J. Anal. Chem., 2001, no. 56, pp. 429–432, doi:10.1023/A:1016670818466.
Marrubini G., Calleri E., Coccini T., Castoldi A. F., Manzo L. Direct analysis of phenol, catechol and hydroquinone in human urine by coupled-column HPLC with fluorimetric detection. Chromatographia, 2005, no 62, pp. 25–31, doi:10.1365/s10337-005-0570-3.
Lee B. L., Ong H. Y., Shi C. Y., Ong C. N. Simultaneous determination of hydroquinone, catechol and phenol in urine using high-performance liquid chromatography with fluorimetric detection. J. Chromatography B, 1993, Vol. 619, pp. 259–266, doi: 10.1016/0378-4347(93)80115-k.
Kerzic P. J., Liu W. S., Pan M. T., Zhou H. Fu, Schnatter A. R., Irons R. D. Analysis of hydroquinone and catechol in peripheral blood of benzene-exposed workers. Chem-biol. Interact, 2010, Vol. 184, pp. 182–188, doi:10.1016/j.cbi.2009.12.010.
Li Z., Yue Y., Hao Y., Feng S., Zhou X. A glassy carbon electrode modified with cerium phosphate nanotubes for the simultaneous determination of hydroquinone, catechol and resorcinol. Microchim. Acta, 2018, Vol. 185, p. 215, doi:10.1007/s00604-018-2748-z.
Yuan Dang, Xiaojiao Wang, Rongrong Cui, Shuangli Chen, Yuanzhen Zhou. A novel electrochemical sensor for the selective determination of hydroquinone and catechol using synergic effect of electropolymerized nicotinic acid film and Cd-doped ZnWO4. nanoneedle. J. Electroanalyit. Chem., 2019, no. 2, pp. 296–205, doi: 10.1016/j.jelechem.2018.12.059.
Song Y., Zhao M., Wang X., Qu H., Liu Y., Chen S. Simultaneous electrochemical determination of catechol and hydroquinone in seawater using Co3O4/MWCNTs/GCE. Materials Chem. and Phys., 2019, Vol. 272, pp. 217–223, doi:10.1016/j.matchemphys.2019.05.071.
Cui S., Li L., Ding Y., Zhang J. Mesoporous cobalto-cobaltic oxide modified glassy carbon electrode for simultaneous detection of hydroquinone and catechol. J. Electroanalyit. Chem., 2016, Vol. 782, pp. 225–232, doi:10.1016/j.jelechem.2016.10.007.
Zhao L., Yu J., Yue S., Zhang L., Wang Z., Guo P., Liu Q. Nickel oxide/carbon nanotube nanocomposites prepared by atomic layer deposition for electrochemical sensing of hydroquinone and catechol. J. Electroanal. Chem, 2018, Vol. 808, pp. 245–251, doi: 10.1016/j.jelechem.2017.12.019.
Sabbaghi N., Noroozifar M. Nanoraspberry-like copper/ reduced graphene oxide as new modifier for simultaneous determination of benzenediols isomers and nitrite. Anal. Chim. Acta, 2019, Vol. 1056, pp. 16–25, doi:10.1016/j.aca.2018.12.036.
Goulart L. A., Gonçalves R., Correa A. A., Pereira E. C., Mascaro L. H. Synergic effect of silver nanoparticles and carbon nanotubes on the simultaneous voltammetric determination of hydroquinone, catechol, bisphenol A and phenol. Microchim. Acta, 2018, Vol. 185, pp. 1–9, doi: 10.1007/s00604-017-2540-5.
Wang H., Hu Q., Meng Y., Jin Z., Fang Z., Fu Q., Gao W., Xu L., Song Y., Lu F. Efficient detection of hazardous catechol and hydroquinone with MOF-rGO modified carbon paste electrode. J. Hazard. Mater, 2018, Vol. 353, pp. 151–157, doi:10.1016/j.jhazmat.2018.02.029.
Qi Y., Cao Y., Meng X., Cao J., Li X., Hao Q., Lei W., Li Q., Li J., Si W. Facile synthesis of 3D sulfur/nitrogen co-doped graphene derived from graphene oxide hydrogel and the simultaneous determination of hydroquinone and catechol. Sens. & Actuators B: Chem, 2019, Vol. 279, pp. 170–176, doi:10.1016/j.snb.2018.09.067.
Zheng G., Zhang Y., Nie T., Jiang X., Wan Q., Li Y., Yang N. Expanded graphite decorated with PdO@C nanoparticles for individual and simultaneous sensing of multiple phenols. Sens. & Actuators: B. Chem., 2019, Vol. 291, pp. 362–368, doi:10.1016/j.snb.2019.04.072.
Chiorcea-Paquim A.-M., Diculescu V. C., Cervini P., Cavalheiro E. T. G., Brett A. M. O. Graphite–castor oil polyurethane composite electrode surfaces – AFM morphological and electrochemical characterization. J. Electroanalyt. Chem., 2014, Vol. 731, pp. 172–178, doi:10.1016/j.jelechem.2014.07.027.
Mattioli I. A., Baccarin M., Cervini P., Cavalheiro E. T. G. Electrochemical investigation of a graphite-polyurethane composite electrode modified with electrodeposited gold nanoparticles in the voltammetric determination of tryptophan. J. Electroanalyt. Chem., 2019, Vol. 835, pp. 212–219, doi:10.1016/j.jelechem.2018.12.056.
Baccarin M., Cervini P., Cavalheiro E. T. G. Comparative performances of a bare graphite-polyurethane composite electrode unmodified and modified with graphene and carbon nanotubes in the electrochemical determination of escitalopram. Talanta, 2018, Vol. 178, pp. 1024–1032, doi:10.1016/j.talanta.2017.08.094.
Poup M. S. Heteropoly- i yzopolymetallaty [Heteropoly and isopolymetallates]. Novosybyrsk, Nauka Publ., 1990, 227 p.
Papaconstantinou E., Pope M. T. Heteropoly blues. III. Preparation and stabilities of reduced 18-molybdodiphosphates. Inorg. Chem, 1967, Vol. 6, no. 6, pp. 1152–1155. doi:10.1021/ic50052a019.
Briand L. E., Baronetti G. T., Thomas H. J. The state of the art on Wells-Dawson heteropoly-compounds. A review of their properties and applications. Applied Catal. ser. A, 2003, Vol. 256, no. 1–2, pp. 37–50, doi:10.1016/S0926-860X(03)00387-9.
Vishnikin A. B., Al-Shwaiyat M. K., Petrushina G. A., Tsiganok L. P., Andruch V., Bazel Ya. R., Sklenarova H., Solich P. Highly sensitive sequential injection determination of p-aminophenol in paracetamol formulations with 18-molybdodiphosphate heteropoly anion based on elimination of Schlieren effect. Talanta, 2012, Vol. 96, pp. 230–235, doi:10.1016/j.talanta.2012.02.049.
Petrushina. G. A, Tsiganok L. P, Vishnikin A. B, Bazel J. R. Simultaneous determination of ascorbic acid and nitrite in meat products. Meth. Objects Chem. Anal, 2012, Vol. 7, no. 1, pp. 45–51.
Petrushina G. A, Tsiganok L. P, Vishnikin A. B, Spectrophotometric determination of p-aminophenol in the presence of paracetamol by using 18-molybdodiphosphate. Visn. Dnipropetr. Univ.: Khim, 2011, Vol. 19, pp. 160-164.
Rukovodstvo po neorhanycheskomu syntezu v 6-ty t [Inorganic Synthesis Manual in 6 Volumes], edited by Brauer H., Moscow, Myr Publ., 1986, Vol. 6. 360 p.
Purification of Laboratory Chemicals (Eighth Edition). Purificat. of Organic Chem., 2017, Chapter 3, P. 95–634, doi:10.1016/B978-0-12-805457-4.50003-3.
Bobrivnyk L. D., Rudenko V. M., Lezenko H. O. Orhanichna khimiia: pidruchnyk dlia studentiv vyshchykh navchalnykh zakladiviu [Organic chemistry: a textbook for students of higher educational institutions], Kyiv, Irpin. VTF «Perun» Publ., 2005. 544 p.
Aizenshtadt A. M., Bohdanov M. V., Boholytsyn K. H., Abrosymova A. A. K Voprosu ob effektyvnom potentsyale rodstvennykh lyhnynu fenolov [On the question of the effective potential of lignin-related phenols], YVUZ, «Lesnoi zhurnal», 2006. no. 3, pp 91 – 97.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Галина Петрушина, Юлія Бойко , Андрій Вішнікін , Ярослав Базель , Ольга Чигвінцева
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
