测定铊(我)杂化介孔二氧化硅(SBA-15)修饰电极

文摘

化学改性介孔二氧化硅材料(SBA-15)是用于建设Tl (I)选择性碳糊电极。最好的反应被发现包含10%的电极修饰符作为电极材料。电极的检测下限为6.0×10⁻⁹米的工作浓度范围1.0×10⁻⁸-1.0×10⁻¹M。选择性系数计算了匹配的潜在方法(MPM)显示了高选择性电极对Tl (I)比其他测试离子。电极被成功应用作为指示电极0.01 TlNO的滴定₃解决方案与EDTA标准溶液和不同阴离子的连续滴定的混合物。

1。介绍

铊是一种柔软和柔软的金属。获得金属精炼锌和铅的副产品。Tl(我)盐溶于水,人体容易吸收。铊化合物非常有毒和一些已经使用老鼠药1,2]。因此铊在溶液中金属含量的测定是一个主题的重要性尤其是制药、医药和环境的观点。离子选择性电极是好的候选人的跟踪测定金属离子因为他们计算离子的活性与其浓度。几个电位PVC选择性测定的基础电极用于Tl (I)在过去数年。但是他们中的大多数低浓度范围、高检测极限,缓慢的响应机制,和小生活时间3- - - - - -5]。

硅广泛用于各种介孔材料的合成,因为它是化学惰性的,便宜,而且方便,具有较高的热稳定性。有序介孔二氧化硅在1992年首次报道;从那时起不同的介孔二氧化硅材料合成。SBA(圣巴巴拉无定形)类型硅是一种高阶材料具有常规二维六角形排列的毛孔。SBA-15展品巨大表面积、大孔隙大小相同的尺寸,和厚框架墙,这有助于捕获目标物种(6- - - - - -9]。活跃的亲水表面羟基的存在提供了合适的环境化学改性的材料。介孔硅和有机粘结剂之间的共价相互作用提供了额外的稳定提高寿命的材料,材料的选择性,灵敏度和潜在响应。快速络合在电极动力学解决方案消除了欧姆电阻,提高了选择性,灵敏度和潜在反应的电极。因此建立了一个基于介孔SBA-15化学修饰电极的选择性测定各样品Tl (I)。

2。实验部分

2.1。试剂和仪器

分析纯试剂2 - (5 - (chloromethyl) 1、2、4-oxadiazol-3-yl] 3-methylpyridine(薪酬),3 - (triethoxysilyl)丙胺(TESPA)和SBA-15从Sigma-Aldrich购买(印度)。1 - 2的石墨粉μ米粒子大小、石蜡油和金属盐从默克公司购买(印度)。丙酮、氢氧化钠、乙醇、甲苯、和其他化学品都购自当地的制药公司。所有的试剂都使用前未经纯化。各种金属阳离子的测试解决方案是准备从相应的分析级金属盐和稀释至所需浓度。双重蒸馏水通过使用过程。

的帮助下所有潜在的测量数字电位计(Equiptronics eq - 602,孟买,印度)使用修饰碳糊电极结合ECIL,印度双结Ag / AgCl参比电极含有10% (w / w)硝酸钾溶液的外室。测试解决方案的pH值测量与传统玻璃pH电极。

2.2。3 - (Triethoxysilyl) - n -[3 - (3-methylpyridin-2-yl) 1、2、4-oxadiazol-5-yl)甲基propan-1-amine (TMPA)

溶液2 - (5 - (chloromethyl) 1、2、4-oxadiazol-3-yl] 3-methylpyridine (COMP)在50毫升四氢呋喃(0.001摩尔)添加到解决方案0.01摩尔的3 - (triethoxysilyl)丙胺(TESPA)在10毫升四氢呋喃在0°C。解决方案是回流1小时在室温下产生一个油性产品。多余的溶剂和未使用的反应物被减少的压力。渣是用乙醇洗净生产白色固体(计划1)。分析了固体的结构¹h - nmr、¹³理化性质的光谱。

¹H NMR (CDCl₃):(ppm) = 8.23 (1 h, NH), 7.86 (1 h, Ar), 7.83 (1 h, Ar), 7.82 (1 h, Ar), 3.71 (,2 h, CH₂),3.53 (,2 h, CH₂),1.70 (,2 h, CH₂),1.68 (,2 h, CH₂),1.28 (3 h, CH₃),1.22 (9 h, CH₃),0.71 (6 h, CH₂)。

¹³C NMR (CDCl₃):(ppm) = (7 c、芳香族);167.2,166.7,166.4,166.2,165.6,164.3,164.2 (11 c、脂肪族);80.6,40.5,40.2,40.1,39.2,38.6,38.5,38.4,35.8,35.3,35.1。

2.3。合成TMPA-SBA-15

的organofunctionalized TMPA-SBA-15混合共聚得到的TMPA和SBA-15受控条件下30°C。SBA-15的混合物在100毫升干燥甲苯(3 g)和TMPA(0.001摩尔)回流10 h。合成沉淀被风干。最终产品是然后用乙醇和丙酮洗20 h,然后干24小时在室温和1 h 100°C(计划2)。元素分析(重量百分比(N)表明,0.912更易/ g混合的保税SBA-15的表面上。TMPA-SBA-15被发现的x射线衍射模式典型的六角集中在23±1和28.4±1,分别。也观察到结构SBA-15与有机改性剂后仍然几乎相同。

2.4。碳糊修饰电极的制备

修改后的硅基碳糊电极是由混合固定数量的石墨粉,石蜡油,TMPA-SBA-15。所有组件被添加的重量百分比。组件搅拌直到均匀粘贴。粘贴是比2毫米直径的玻璃管。铜线从另一端插入到电接触的玻璃管。电极被撤管和平滑证券纸的帮助。面糊络合动力学在电极表面生成一个新的电极表面通过删除额外的碳糊和抓挠旧的电极表面。电极表面比受制于0.001解决方案TlCl pH值4.8。解决办法是调整磷酸盐缓冲溶液的pH值(10,11]。

下列细胞组装用于电位调查:Ag) AgCl (s)∣10%,氯化钾(l)∥∣修饰碳糊电极测试解决方案。

2.5。样品溶液的制备

废水样本来自不同的地方。复苏的实验进行了适量的水样品Tl飙升₂所以₄。周围的毛牛龟裂测试解决方案河准备如下。

洗了头发(0.05通用)四氢呋喃,乙醇、蒸馏水和马弗炉中燃烧在460°C。残渣溶解在浓硝酸,蒸发到固体残渣。获得的残渣比溶解在水中得到明确的解决方案。样品的测试解决方案获得通过固定卷渣的明确的解决方案。

3所示。结果和讨论

功能化介孔材料是一种有效的材料的金属离子的测定方案。介孔二氧化硅的表面修饰符加载(SBA-15)材料增加材料的电导率。硅材料提供了额外的灵活性有机改性剂与不同的金属离子结合。改性二氧化硅材料的使用也可以避免直接使用造成的背景可能极地绑定材料。改性硅碳糊电极的响应机理是基于快速络合在电极溶液界面动力学。合适的电极材料可以给最好的响应机制;因此不同数量的TMPA-SBA-15的电极,石墨粉,石蜡油构造及其响应字符记录(表1)。

生成的潜在缺乏电活性材料由于一些杂质被称为背景潜在可能影响的潜在反应电活性物种。因此,电极没有TMPA-SBA-15 (CPE1)制备和其潜在的反应被记录。电极CPE1显示了一个非线性电位响应斜率为10.6±2.5 (mV /衰变的活动)。调查的影响电极组件不同成分的潜在反应电极。中提供的数据表1表明,越来越多的混合TMPA-SBA-15可以提高校准曲线的斜率;线性浓度范围;和较低的检出限(LOD)。电极与2% (w / w) TMPA-SBA-15 (CPE2)作为电活性物质的斜率是21.6±1.4 (mV /衰变的活动)和8.0×10的LOD⁻⁶线性浓度范围为6.0×10⁻⁷-1.0×10⁻¹m .电极与3 - 7% (w / w) TMPA-SBA-15作为电活性材料几乎提高了电极的响应特征。然而8 - 10%的TMPA-SBA-15具有显著影响工作浓度范围和钟表(CPE6, CPE7、CPE8 CPE9)。也观察到电极的组成TMPA-SBA-15 10%,石墨粉,75%和15%的石蜡油显示最好的响应斜率,工作浓度范围和LOD。CPE8斜率为42.4±1.0 (mV /衰变的活动),6.0×10的LOD⁻⁹线性浓度范围为1.0×10⁻⁸-1.0×10⁻¹Tl M (I)离子。CPE8向不同的阳离子的潜在反应整个活动范围的阳离子如图1。考虑所有的因素和响应字符CPE8后被选为最优化电极,用于进一步的调查。

3.1。响应时间和生活时间

电极装置的响应时间(CPE8)调查潜在的变化随着时间的0.01和0.001 M方案的Tl (I)离子。所有的测量进行恒定pH值(5.2)的测试解决方案。这是观察到电极CPE8在很短的时间内达到一个稳定的潜在约6 s。评估电极的可逆性的影响集中在潜在的电极反应是追究整个浓度范围。结果通过改变浓度从高到低(1.0×10⁻²-10年⁻⁸米),然后从低到高的浓度;潜在的变化与时间CPE8镶嵌在整个浓度范围从较低(1.0×10⁻⁸-1.0×10⁻²CPE8 M)。电极装置的平均响应时间序列几乎是相同的。因此,电极CPE8足够可逆的。试验溶液的pH值保持在磷酸盐缓冲溶液(图的帮助下2)。

大的表面积和共价相互作用的介孔二氧化硅(SBA-15)修饰符TMPA避免可能发生的电极组件的浸出从物理封装。因此基于改性硅电极(SBA-15或MCM41)可以显示稳定的响应在很长一段时间内对目标物种。在目前研究电极的寿命CPE8研究的帮助下LOD和校准曲线斜率的变化。这是观察到,LOD和斜坡保持不变的10个月。然而在10个月后小斜率的变化,观察检测极限。因此,CPE8可用于选择性测定Tl (I)超过10个月。所有的测量使用的电极CPE8每周至少三次以上(表一小时2)。

3.2。pH值的影响

pH值的影响在碳糊电极的反应修改organofunctionalized硅镶嵌在0 - 10.6的范围。如图3电极的潜力仍然几乎相同的pH值在1.6到-8.3之间。然而明显漂移潜在观察除此之外的pH值范围内。潜在的急剧变化,pH值< 1.6是由于质子化作用的粘接材料的电极或竞争动力学粘合剂和氢离子在电极溶液界面。高pH值可能减少由于羟基的形成复杂的Tl (I)离子。试验溶液的pH值是通过磷酸盐缓冲剂(不调整₂阿宝₄- h₃阿宝₄)解决方案和hexamine-HCl缓冲溶液。

3.3。选择性系数的计算

电极的选择性是一个重要的参数,指示电极对特定离子的选择性存在其他干扰离子。在目前研究CPE8的选择性系数计算潜在的匹配方法(MPM)(表3)。参考解决方案的潜力计算通过添加0.001 Tl (I)的解决方案(主要离子)。在另一项实验中,二次离子(干扰离子)被添加到相同参考溶液的Tl (I)离子,直到观察到的潜在匹配原始参考解决方案的潜力。选择性系数,络合配体动力学和Tl (I)在存在其他阳离子当时计算以下(12- - - - - -14]: 在哪里Tl(我)离子和活动吗是活动的其他阳离子进行测试。的选择性系数CPE8对Tl (I)编译表3。这是观察到的选择性系数Tl (I)对各种检测金属离子选择性电极CPE8小于3.6×10⁻⁵。因此CPE8可用于Tl (I)离子的选择性测定这些干扰离子的存在。

3.4。电极装置的热稳定性

电极装置的热稳定性研究的热温度系数()细胞和电极。细胞的电位计算在不同的温度下(20−50°C)和零的Tl (I)离子浓度。的曲线被发现是一条直线,斜率是−2.7×10⁻⁴V /°C: 标准电极电位计算 的曲线也给一条直线的斜率−3.2×10⁻⁵V /°C。小的热温度系数值的细胞(−2.7×10⁻⁴V /°C)和电极(−3.2×10⁻⁵V /°C)表明,电极(CPE8)是足够稳定研究的温度范围内。

电极的响应特征与之前报道最好的聚合物膜和碳糊电极(表4)。

4所示。分析应用程序

电极(CPE8)成功地应用作为滴定法指示电极0.01 TlNO 20毫升₃解决方案与标准EDTA在pH值为5.0(0.01米)的解决方案。这是观察到的电极电位急剧减少滴定的终点。因此,CPE8可以作为指示电极直接测定总铊含量的解决方案(图4)。CPE8也作为指示电极应用于二进制(Br的连续滴定⁻+氯⁻)或三元混合物(Br⁻+视交叉上核⁻+氯⁻不同阴离子的)。潜在的连续变化表明等效点不同的阴离子。等当点在滴定曲线(数据5和6)被发现满意的溶解度产品TlBr, TlSCN和TlCl分别。

电极的实际效用(CPE8)调查恢复Tl (I)离子不同合成水样。结果,平均的三个独立的决定,如表所示5。中提供的数据表5清楚地表明,经济复苏的Tl (I)离子从不同的样本是在良好的协议与附加价值和价值观通过原子吸收光谱法。这里提到非常重要,Tl(我)确定离子的总金属含量的解决方案,而不是特定的铊化合物。

5。结论

基于化学改性二氧化硅(SBA-15)的电极构造,用于选择性测定Tl (I)在不同合成水样。介孔二氧化硅(SBA-15)是由3 -化学改性(triethoxysilyl)丙胺(TESPA)和2 - (5 - (chloromethyl) 1、2、4-oxadiazol-3-yl] 3-methylpyridine作为电活性修饰符。TMPA-SBA-15电极构成的10%,石墨粉,75%和15%的石蜡油显示最好的响应斜率的(42.4±1.0 mV /衰变的活动),工作浓度范围(1.0×10⁻⁸-1.0×10⁻¹米)6.0×10的LOD⁻⁹m . CPE8达到潜在的平衡阀在很短的时间约8年代和可用于超过10个月没有任何分歧的字符。电极CPE8也用作电极0.01 TlNO滴定的指标₃解决方案与标准EDTA溶液和连续滴定混合不同的阴离子。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

引用

1. a·萨哈“铊中毒:不断增长的担忧,”印度职业与环境医学》杂志上,9卷,不。2,53-56,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. a . Saddique和c·d·彼得森“铊中毒:审查,”兽医和人类毒理学,25卷,不。1、16 - 22,1983页。视图:谷歌学术搜索
3. 卡欣A . m . Rezayi s Ahmadzadeh et al .,“一种新的离子选择性聚合膜传感器确定铊(I)具有高选择性,”材料科学与工程,17卷,不。1、文章ID 012010 1 - 7, 2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. k . s .公园,s·o·荣格,s . s . Lee)和j·s·金,“Thailium (I)选择性电极基于杯[4]吡咯,”《韩国化学学会21卷,第912 - 909页,2000年。视图:谷歌学术搜索
5. t . Katsu k被罩、k . Takaishi和h . Yokosu“铊(I)选择性膜电极基于杯[6]芳烃或杯[5]芳烃衍生物,”传感器和执行器,B:化学,卷87,不。2、331 - 335年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. m . Etienne j . Bessiere, a . Walcarius“伏安检测铜(II)在碳糊电极包含有机改性二氧化硅,”传感器和执行器B:化学,卷76,不。1 - 3、531 - 538年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. r . Huirache-Acuna r·纳瓦c . l . Peza-Ledesma et al .,“SBA-15介孔二氧化硅作为催化加氢脱硫catalysts-review支持,”材料》第六卷,没有。9日,第4167 - 4139页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. y汉和d .张”,有序介孔硅材料与复杂结构”,当前化学工程的意见,1卷,不。2、129 - 137年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. w·j·j·史蒂文斯,k . Lebeau m·莫顿·g·范·Tendeloo p .酷,和e . f .范申特”调查形貌的介孔SBA-16和SBA-15材料”物理化学学报B,卷110,不。18日,第9187 - 9183页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. z Stani和美国Gairousi碳糊电极在电位滴定:艺术现代电分析和应用程序的状态(审查),“在Electoanalysis传感》第六卷,第128 - 89页,2011年。视图:谷歌学术搜索
11. m·r·Ganjali z Rafiei-Sarmazdeh, t . Poursaberi s . j . Shahtaheri和p . Norouzi“重铬酸离子选择性传感器基于功能化SBA-15 /离子液体/碳管/石墨,”电化学科学的国际期刊,7卷,不。3、1908 - 1916年,2012页。视图:谷歌学术搜索
12. e .赞美上帝、大肠Pretsch和p . Buhlmann“电位离子选择性传感器,”分析化学,卷72,不。6,1127 - 1133年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. y Umezawa, p . Buhlmann k . Umezawa k . Tohda和s . Amemiya”电位离子选择性电极的选择性系数即无机阳离子部分(技术报告),“纯粹与应用化学,卷72,不。10日,1851 - 2082年,2000页。视图:谷歌学术搜索
14. y Umezawa、k Umezawa和h .佐藤“离子选择性电极的选择性系数:推荐报告的方法${{\text{K}}_{\text{A、B}}}^{\text{锅}}$值(技术报告),“纯粹与应用化学,卷67,不。3、507 - 518年,1995页。视图:谷歌学术搜索
15. t . Katsu k被罩、k . Takaishi和h . Yokosu“铊(I)选择性膜电极基于杯[6]芳烃或杯[5]芳烃衍生物,”传感器和执行器,B:化学,卷87,不。2、331 - 335年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. k . s .公园,s·o·荣格,s . s . Lee)和j·s·金,“铊(I)选择性电极基于杯[4]吡咯,”《韩国化学学会,21卷,不。9日,第912 - 909页,2000年。视图:谷歌学术搜索
17. 美国诉Kharitonov、y v Zarembo诉Zarembo,“小说(III)固体接触铊离子选择性电极electropolymerized换能器,”电分析,18卷,不。13 - 14日,第1362 - 1354页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. k . Vytras e·哈立德·j·Jezkova, b . n . Barsoum”研究电位铊(III)选择性碳糊电极及其可能的应用,”费森尤斯公司的分析化学杂志》上,卷367,不。2、203 - 207年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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