ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВИРОВАННОГО МЕДНОГО МИКРОЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПИРТОВ

Описан способ изготовления медного микродискового электрода оригинальной конструкции на основе медной проволоки диаметром 50 мкм, вплавленной в боросиликатное стекло. Электрохимические свойства медного микроэлектрода изучены методом постоянно-токовой циклической вольтамперометрии в 2 M растворе NaOH в диапазоне потенциалов от -1.1 до +0.8 В (относительно насыщенного Ag/AgCl-электрода). Для улучшения электрохимического отклика предложен способ двухстадийной активации электрода на основе процедуры растворения/переосаждения меди с последующей поляризацией в щелочной среде. Морфологические и физико-химические изменения поверхности меди после активации подтверждены методами атомно-силовой микроскопии и рентгенофотоэлектронной спектроскопии. Эффективность процедуры активации проверена путем проведении хроноамперометрического определения спиртов: метанола, этанола и этиленгликоля. Прослежено влияние различных факторов на формирование аналитического сигнала спиртов, позволившее выбрать оптимальные условия проведения амперометрических измерений. Определены метрологические характеристики методики, проведена проверка правильности. Активированный медный микроэлектрод применен для определения этанола в фармацевтической и других видах продукции.

медный микроэлектрод, электрохимическая активация, рентгенфото-электронная спектроскопия, циклическая вольтамперометрия, спирты

1. Zhen X., Wang Y. An overview of methanol as an internal combustion engine fuel // Renew. Sustainable Energy Rev. 2015. V. 52. № 1. P. 477-493.

2. Mofijur M., Rasul M.G., Hyde J. Recent developments on internal combustion engine performance and emissions fuelled with biodieseldieselethanol blends // Procedia Eng. 2015. V. 105. № 1. P. 658-664.

3. Xu S., Fan S., Yaob H., Wang Y., Lang X., Lv P., Fang S. The phase equilibria of multicomponent gas hydrate in methanol/ethylene glycol solution based formation water // J. Chem. Thermodyn. 2017. V. 104. № 1. P. 212-217.

4. Sasaki Y., Tagashira S., Murakami Y., Kai S. Spectrophotometric determination of the alcohol content of alcoholic drinks with bis(O,O′-dipropyldithiophosphato)nickel(II) // Analyt. Sci. 1993. V. 9. № 4. P. 483-486.

5. Wang M.-L., Choong Y.-M., Su N.-W., Lee M.-H. Liquid chromatographic determination of alcohols in food and beverages with indirect polarimetric detection using a β-cyclodextrin mobile phase // Anal. Chem. 2002. V. 18. № 8. P. 903-906.

6. Wang M.-L, Choong Y.-M., Su N.-W, Lee M.-H. A rapid method for determination of ethanol in alcoholic beverages using capillary gas chromatography // J. Food and Drug Analysis. 2003. V. 11. № 2. P. 133-140.

7. Pontes H., Pinho P.G., Casal S., Carmo H., Santos A., Magalhaes T. GC determination of acetone, acetaldehyde, ethanol, and methanol in biological matrices and cell culture // J. Chromatogr. Sci. 2009.V. 47. № 4. P. 272-278.

8. Горб Е.П., Зайцев В.М., Самойлова Е.В., Рыбцов Е.В. Cовместное определение примесей этиленгликоля и метанола в ДЭГ методом газовой хроматографии // Газовая промышленность. 2006. Т. 8. № 1. С. 83-84.

9. Szostek B., Prickett K.B., Buck R.C. Determination of fluorotelomer alcohols by liquid chromatography/tandem mass spectrometry in water // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2006. V. 20. № 19. Р. 2837-2844.

10. Duarte I.F., Barros A., Almeida C., Spraul M., Gil A.M. Multivariate analysis of NMR and FTIR data as a potential tool for the quality control of beer // J. Agricult. and Food Chem. 2004. V. 52. № 5. Р. 1031-1038.

11. Tetsuyuki T., Akio S., Tadao O. Fluorometric determination of ethanol in liquor samples by flowinjection analysis using an immobilized enzyme-reactor column with packing prepared by coupling alcohol oxidase and peroxidase onto chitosan beads // J. AOAC Int. 2001. V. 84. № 5. Р.1475-1483.

12. Williams M.B., Reese H.D. Colorimetric determination of ethyl alcohol // Anal. Chem. 1950. V. 22. № 12. Р. 1556-1561.

13. de Lima R.B., Varela H. Catalytic oxidation of ethanol on gold electrode in alkaline media // Gold Bulletin. 2008. V. 41. № 1. Р. 15-22.

14. Lourenco L.M., Stradiotto N.R. Determination of free glycerol in biodiesel at a platinum oxide surface using potential cycling technique // Talanta. 2009. V. 79. № 1. P. 92-96.

15. Caetano L.G., Takeuchi M., Santos A.L., de Oliveira M.F., Stradiotto N.R. Voltammetric determination of ethyl acetate in ethanol fuel using a Fe3+/Nafion®-coated glassy carbon electrode // Fuel. 2013. V. 106. № 1. P. 837-842.

16. Riyanto, Othman M.R., Salimon J. Analysis of ethanol using copper and nickel sheet electrodes by cyclic voltammetry // Malaysian J. Analyt. Sci. 2007. V. 11. № 2. P. 379-387.

17. Hu X., Wang J.A Simple route of modifying copper electrodes for the determination of methanol and ethylene glycol // J. Electroanalysis. 2012. V. 24. № 7. P. 1639-1645.

18. Pereira P.F., Sousa M.F., Munoz R.A., Richter E.M. Simultaneous determination of ethanol and methanol in fuel ethanol using cyclic voltammetry // Fuel. 2013. V. 103. № 1. P. 725-729.

19. Fleischmann M., Korinek K., Pletcher D. The kinetics and mechanism of the oxidation of amines and alcohols at oxide-covered nickel, silver, copper, and cobalt electrodes // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1972. V. 2. № 1. P. 1396-1403.

20. Мартынов Л.Ю., Наумова А.О., Зайцев Н.К., Ловчиновский И.Ю. Использование медных индикаторных электродов в вольтамперометрическом анализе // Тонкие химические технологии. 2016. Т. 11. № 5. С. 26-41.

21. Montenegro M.I., Queiros M.A., Daschbach J.L. Microelectrodes: Theory and Applications. Springer Verlag, 2013. V. 197. № 1. 497 p.

22. Будников Г.К., Евтюгин Г.А., Майстренко В.Н. Модифицированные электроды для вольтамперометрии в химии, биологии и медицине. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 416 с.

23. Davis J., Moorcroft M.J., Wilkins S.J., Compton R.G., Cardosi M.F. Electrochemical detection of nitrate at a copper modified electrode under the influence of ultrasound // Electroanalysis. 2000. V. 12. № 1. P. 1363-1367.

24. Gamboa J.C.M., Peña R.C., Paixão T.R.L.C., Bertotti M. A renewable copper electrode as an amperometric flow detector for nitrate determination in mineral water and soft drink samples // Talanta. 2009. V. 80. № 2. P. 581-585.

25. Gamboa J.C.M., Peña R.C., Paixão T.R.L.C., Lima A.S., Bertotti M. Activated copper cathodes as sensors for nitrite analysis // Electroanalysis. 2010. V. 22. № 22. P. 2627-2632.

26. Gamboa J.C.M., Petri D.F.S., Benedetti T.M., Gonçales V.R., Bertotti M. Morphology, microstructure and electrocatalytic properties of activated copper surfaces // J. Braz. Chem. Soc. 2012. V. 23. № 1. P. 120-123.

27. Biesinger M.C., Laua L.W.M., Gerson A.R., Smart R.St.C. Resolving surface chemical states in XPS analysis of first row transition metals, oxides and hydroxides: Sc, Ti, V, Cu and Zn // Appl. Surface Sci. 2010. V. 257. № 7. P. 887-898.

28. Paixão T.R.L.C., Corbo D., Bertotti M. Amperometric determination of ethanol in beverages at copper electrodes in alkaline medium // Anal. Chim. Acta. 2002. V. 472. № 1-2. P. 123-131.

29. Mizokawa T., Fujimori A., Namatame H. Electronic structure of the local-singlet insulator NaCuOz // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. № 11. P. 7193-7204.

30. Allan K., Campion A. X-ray photoemission spectroscopy study of LaCuO3 // Phys. Rev. B. 1990. V. 41. № 16. P. 11572-11575.