Рябков Е.Д.

Магистр, Московский технологический университет

ТЕХНОЛОГИЯ НАНОПЕРФОРИРОВАНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МЕДНЫХ СТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ

Аннотация
В работе представлена оригинальная технология синтеза наноструктурированных медных электродов методом реплик с наноматриц металлического алюминия на опытно-промышленной высоковольтной гальванической установке. Используемая технологическая схема позволяет осуществлять процесс непрерывного высоковольтного микроплазменного перфорирования металлической ленты с фор-мированием нанопор заданного размера в диапазоне от 20 до 500 нм при варьируемом напряжении. Для исследования полученных реплик была создана серия индикаторных электродов с рабочей поверхностью из материала реплик. В качестве референтного материала для электрода использовалась медная фольга хо-лодного проката. Видимую площадь рабочей поверхности изготовленных электродов исследовали на растровом электронном микроскопе. Методом циклической вольтамперометрии был определен коэффи-циент увеличения площади удельной поверхности по увеличению площади пика, соответствующего вос-становлению поверхностной пленки оксида меди, образующейся на поверхности медного электрода в ще-лочной среде при положительных потенциалах. Для гладкого медного электрода площадь поверхности составила 0,071 мм2. Для наноструктурированного электрода такого же размера суммарную площадь поверхности рассчитывали по отношению площадей токовых пиков, соответствующих восстановлению поверхностной пленки оксида меди (II) на поверхности массивного медного электрода и нановорсистого медного электрода. Установлено, что каталитическая активность, оцениваемая по величине тока, свя-занного с окислением модельного субстрата – глюкозы, приблизительно в 10 раз превосходит увеличение активности за счет суммарной поверхности меди. Аномальный каталитический эффект обсуждается с точки зрения повышения локальной напряженности электрического поля вследствие высокой кривизны поверхности нановолокон и с точки зрения изменения условий диффузии субстрата к поверхности элек-трода за счет наноструктурирования.
PDF

ПРИМЕНЕНИЕ УСТАНОВКИ ДИНАМИЧЕСКОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ С МОДИФИЦИРОВАННЫМ ТИТАНОВЫМ ФИЛЬТРОМ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЭЛЕКТРОЛИТА В ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

Аннотация
Разработка функциональных нанодисперсных материалов на основе пористых темплатных матриц является актуальной проблемой при конструировании новых аппаратов в процессах электролиза генерации «зеленого» водорода, для повышения энергосбережения альтернативных источников энергии, высокочувствительных сенсоров для химической технологии, в качестве новых катализаторов дожигания автомобильного выхлопа, в микро- и наноэлектронных устройствах. В связи с этим разработка технологии получения таких материалов, а также исследования связи структуры и каталитических свойств нанодисперсных материалов матричного синтеза представляются актуальными. Предложен метод динамического фильтрования растворов с помощью самоочищающихся фильтров при непрерывной высоковольтной обработке алюминиевых темплатных матриц. Очистка водных растворов заключается в осаждении взвешенных солей алюминия на рабочей поверхности титановых фильтров, модифицирован-ных фторорганическим компонентом. Несомненным достоинством предлагаемого подхода к процессу фильтрации является возможность непрерывного удаления осадка солей алюминия как с внешней, так и с внутренней поверхности модифицированных титановых фильтров за счет сочетания кавитации, создаваемой встроенными ультразвуковыми излучателями и вращения фильтрующих элементов. Вращение фильтрующих элементов позволяет направить поток жидкости практически перпендикулярно потоку, проходящему через фильтр. В результате реализуется тангенциальный режим фильтрования, что препятствует засорению фильтра. Кроме того, при вращении фильтрующих элементов осуществляется частичная передача вращательного момента на жидкость, за счет чего происходит закручивание жидкости вокруг фильтрующих элементов. Закручивание жидкости вызывает центробежный эффект вытеснения солей алюминия из слоев жидкости, прилегающих к фильтрующим элементам, предотвращая засорение фильтра. Предложенный метод фильтрования при высоковольтной гальванической обработке алюминиевой матрицы обеспечивает стабилизацию напряжения и плотности тока и формирование упорядоченных цилиндрических наноразмерных структур с высоким аспектным соотношением.
PDF

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ НА МЕДНОМ КВАЗИМИКРОЭЛЕКТРОДЕ

Аннотация
В настоящее время представляет большой интерес разработка новых электрохимических датчиков для определения соединений в различных субстратах. Метод вольтамперометрии, используемые в данном исследовании, позволяют проводить анализы субстратов в полевых условиях практически без пробоподготовки. Данное исследование проводилось с целью изучения возможности использования медного квазимикроэлектрода для количественного определения глюкозы в модельных водных растворах и в реальных образцах – в крови человека. В данной статье описан процесс изготовления медного индикаторного квазимикроэлектрода, рабочая поверхность которого представляет собой ансамбль сечений медных нитей диаметром 50 мкм. Приведена методика определения глюкозы методом вольтамперометрии в водных растворах, а также приведены результаты испытания изготовленного медного сенсора при количественном определении глюкозы в крови человека. Проведено сравнение результатов измерений на изучаемом медном сенсоре с референтным прибором. Описаны статистически обработанные результаты, полученные при определении глюкозы. Рассмотрены преимущества меди как электродного индикаторного материала. В дальнейшем разработанный датчик сможет найти применение в медицине.
PDF