Вольтамперометрический сенсор на основе пиллар[3]арен[2]хинона для регистрации нитрофенолов

1.

Министерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Химический институт им. А.М. Бутлерова
Кафедра аналитической химии
Специальность: 04.05.01 – Фундаментальная и прикладная химия
Специализация: Аналитическая химия
ОТЧЁТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ
Сартакова Ольга Максимовна, группа 07-902
Вольтамперометрический сенсор на основе
пиллар[3]арен[2]хинона для регистрации нитрофенолов
Казань - 2023

2.

Цель работы – создание гибридных электрохимических сенсоров с
вольтамперометрической и амперометрической регистрацией сигнала на основе
пиллар[3]арен[2]хинона для определения ряда нитрофенолов.
Электрохимия пиллараренов:
Мета-нитрофенол
Орто-нитрофенол
Пара-нитрофенол
Smolko V.A. et al, Electrochim. Acta, 2014, V. 147, 726-734
Регистрация комплексов гость-хозяин:
Gómez-González B. et al, Pharmaceutics, 2021, V. 14, 6013-6036
Пиллар[3]арен[2]хинон
(П[3]А[2]Х)
Измерения проводили на базе лаборатории биоэлектрических
и биосенсорных исследований КФУ:
Вольтамперограф CHI 660 E (CH Instruments, США).
Печатные графитовые электроды
на поликарбонатной основе
Контроль pH: рН-метр-иономер «Эксперт-001»
2,4-динитрофенол
2,6-динитрофенол
2,4,6-тринитрофенол
2

3.

I, мкA
I, мкA
Стабильность сигнала сенсора на основе
пиллар[3]арен[2]хинона
1
Токи пика окисления
Токи пика восстановления
0.6
0
0.4
-1
ПГЭ + (УЧ + П[3]А[2]Х)
-2
1 измерение
2 измерение
5 измерение
10 измерение
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.2
0.4
0.6
E, В
0.0
0
2
4
6
8
10
Количество измерений
Условия вольтамперометрических измерений:
v = 100 мВ/с, 0.01 М фосфатный буфер + 0.1 М KCl, pH = 7.0, n = 10
3

4.

Определение моно-нитрофенолов
1*10 М
Диапазон определяемых
концентраций:
Диапазон определяемых
концентраций:
Диапазон определяемых
концентраций:
-5
1*10 М
-6
Пара-нитрофенол
1*10 М
-7
1*10 М
-8
1*10 М
-9
1*10 М
-10
1*10
Фон
М
0
1.6
1×10-10 – 1×10-3 М
сlim = 0.05 нМ
1×10-10 – 1×10-3 М
сlim = 0.05 нМ
Пара-нитрофенол
Орто-нитрофенол
Мета-нитрофенол
1.2
0.8
-2
-4
-0.6
Мета-нитрофенол
Ipa, мкА
I, мкA
-4
2
Орто-нитрофенол
1×10-10 – 1×10-3 М
сlim = 0.05 нМ
-3
1*10 М
4
Пара-нитрофенол
0.4
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
Ток пика без нитрофенола
0.0
E, В
Условия вольтамперометрических измерений:
v = 100 мВ/с, 0.01 М фосфатный буфер + 0.1 М KCl, pH=7.0, n = 5
-10
-8
-6
-4
-2
lg(с, М)
Градуировочная зависимость
определения моно-нитрофенолов
4

5.

Определение динитрофенолов и тринитрофенолов
2,4-динитрофенол и 2,6-динитрофенол
2,4,6-тринитрофенол
Диапазон определяемых
концентраций:
Диапазон определяемых
концентраций:
1×10-10 – 1×10-3 М
сlim = 0.1 нМ
Ipa, мкА
Ipa, мкА
1×10-10 – 1×10-3 М
сlim = 0.1 нМ
2,4-динитрофенол
2,6-динитрофенол
1.0
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
Ток пика без нитрофенола
0.2
Ток пика без нитрофенола
0.2
-10
-8
-6
-4
-2
lg(с, М)
Градуировочная зависимость
определения динитрофенолов
-10
-8
-6
-4
-2
lg(с, М)
Градуировочная зависимость
определения 2,4,6-тринитрофенола
5

6.

Определение нитрофенолов
Ряд определяемых нитрофенолов: орто-нитрофенол, мета-нитрофенол, пара-нитрофенол,
2,4-динитрофенол, 2,6-динитрофенол, 2,4,6-тринитрофенол
Нитрофенол
Диапазон определяемых концентраций, М
Предел обнаружения, М
Орто-нитрофенол
1×10-10 – 1×10-3
5×10-11
Мета-нитрофенол
1×10-10 – 1×10-3
1×10-10
Пара-нитрофенол
1×10-10 – 1×10-3
5×10-11
2,4-динитрофенол
1×10-10 – 1×10-3
1×10-10
2,6-динитрофенол
1×10-10 – 1×10-3
1×10-10
2,4,6-тринитрофенол
1×10-10 – 1×10-3
1×10-10
6

7.

Определение нитрофенолов в проточном режиме
Фиксирующие гайки
Направляющая
Иглы для подвода и отвода
элюента
Внутренняя
камера
(V = 10 мкл)
Основа с вырезом для
планарного электрода
Планарный электрод
Фиксирующие болты
7

8.

Определение нитрофенолов
в проточном режиме
0.8
0.6
I, мкА
0.8
I, мкА
I, мкА
1.0
0.7
0.8
0.7
0.6
0.6
0.4
0.5
0.2
0.5
0.4
0.0
-600
-500
-400
-300
-200
-100
Е, мВ
0.3
0.0
0.4
4
5
6
7
8
9
pH
0.1
0.2
0.3
0.4
v, мл/мин
Результаты оптимизации условий определения 0.1 мМ мета-нитрофенола в проточном режиме:
v = 0.2 мл/мин, Е = -450 мВ, pH = 8.0, n = 5
8

9.

I, мкА
Определение нитрофенолов
в проточном режиме
0.8
0.6
0.4
Диапазон определяемых
концентраций:
0.2
1×10-7 – 1×10-4 М
0.0
0
20
40
60
80
100
с (мета-нитрофенол), мкМ
Градуировочная зависимость определения мета-нитрофенола в проточном режиме:
v = 0.2 мл/мин, Е = -450 мВ, pH = 8.0, n = 5
9

10.

В планах:
- Попробовать дискриминировать моно-, ди- и тринитрофенолы
по потенциалу, при котором в амперометрическом режиме
наблюдается наибольший отклик
10