Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

Наноструктурированные покрытия на основе Ленгмюра–Блоджетт плёнок перфтордекановой кислоты для гибких датчиков анализа ионов свинца в воде

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-1-7-17

Аннотация

В результате антропогенной деятельности в окружающую среду поступает большое количество тяжёлых металлов. Важнейшей задачей является поиск методов контроля их  содержания  в воде. Трековые мембраны могут быть относительно легко модифицированы нанометровыми слоями функциональных материалов с использованием метода ЛенгмюраБлоджетт, что позволяет направленно изменять структурные, селективные свойства поверхности мембран и получать новые материалы с заданными характеристиками. Цель работы разработка гибких сенсоров на основе трековых мембран из полиэтилентерефталата с нанослоями перфтордекановой кислоты для анализа ионов свинца в воде. Разработаны методики модификации полиэтилентерефталатных трековых мембран (ПЭТФ ТМ) монослойным покрытием на основе перфтордекановой кислоты (ПФДК) методом Ленгмюра–Блоджетт, а также двухслойными покрытиями ПФДК/ксиленоловый оранжевый (КО) путём выдерживания ПЭТФ ТМ/ПФДК в растворах красителя. Методом атомно-силовой микроскопии изучена микроструктура и локальные физико- механические свойства поверхности датчиков, методом «лежащей» капли оценена смачиваемость и значения удельной поверхностной энергии ПЭТФ ТМ до и после модификации. На основании измерения вольт-амперных характеристик установлено, что ПЭТФ ТМ/ПФДК имеют более высокий отклик электрохимических характеристик по сравнению с ПЭТФ ТМ и ПЭТФ ТМ/ПФДК/КО. Предельно допустимая концентрация обнаружения ионов свинца в водных растворах при рН = 12 составила 0,652 мкг/л в пределах 5 измерений.

Об авторах

Г. Б. Мельникова
Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси; Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева
Беларусь

Адрес для переписки:
Мельникова Г.Б.
Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси,
ул. П. Бровки, 15, г. Минск 220072, Беларусь.

e-mail: galachkax@gmail.com



 

 



Д. В. Сапсалёв
Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

ул. П. Бровки, 15, г. Минск 220072, Беларусь



Т. Н. Толстая
Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

ул. П. Бровки, 15, г. Минск 220072, Беларусь



И. В. Корольков
Институт ядерной физики; Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева
Казахстан

ул. Ибрагимова, 1, г. Алматы 050032; 
ул. Сатпаева, 2, г. Астана 010008



С. А. Чижик
Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

ул. П. Бровки, 15, г. Минск 220072



Н. Н. Жуманазар
Институт ядерной физики
Казахстан

ул. Ибрагимова, 1, г. Алматы 050032



А. С. Баранова
Институт тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

ул. П. Бровки, 15, г. Минск 220072



М. В. Здоровец
Институт ядерной физики; Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева; Уральский федеральный университет
Казахстан

ул. Ибрагимова, 1, г. Алматы 050032; 
ул. Сатпаева, 2, г. Астана 010008; 
ул. Мира, 19, г. Екатеринбург 620002, Россия

 



Список литературы

1. Pujol L, Evrard D, Groenen-Serrano K, Freyssinier M, Ruffien-Cizsak A, Gros P. Electrochemical sensors and devices for heavy metals assay in water: the French groups' contribution. Front. Chem. 2014;2(19):24. DOI: 10.3389/fchem.2014.00019

2. Ulbricht M. Advanced functional polymer membranes. Polymer. 2006;47(7):2217-2262. DOI: 10.1016/j.polymer.2006.01.084

3. Chamani Н, Woloszyn J, Matsuura Т, Rana D, Chr. Lan Q. Pore wetting in membrane distillation: A comprehensive review. Progress in Materials Science. 2021;122:100843. (46 p.). DOI: 10.1016/j.pmatsci.2021.100843

4. Zhdanov GS. [et al.] Main approaches to the modification of track membranes from polyethylene terephthalate. Series. Critical technologies. Мembranes. 2004;2(22):3-8. (In Russ.).

5. Vakulyuk PV. [et al.] Influence of modifying track membranes with oligomeric bianker compounds on their separating characteristics. Series. Сritical technology. Мembranes. 2003;17:9-15. (In Russ.).

6. Rossouw A. [et al.] Modification of polyethylene terephthalate track etched membranes by planar magnetron sputtered Ti/TiO2 thin films. Thin Solid Films. 2021; 725:138641. (9 p.). DOI: 10.1016/j.tsf.2021.138641

7. Pronin V. [et al.] A. Ion-beam method for modifying the surface of track membranes. Journal of Technical Physics. 2001;46:1444-1447. DOI: 10.1134/1.1418510

8. Kravets LI. [et al.] Study of the surface and electrochemical properties of a polypropylene track membrane modified in the plasma of non-polymerizing gases. JINR Preprint. P18-2012-59. 2012. 23 p.

9. Bessbousse H. Poly(4-vinyl pyridine) radiografted PVDF track etched membranes as sensors for monitoring trace mercury in water. Radiat. Phys. Chem. 2016;118: 48-54. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2015.03.011

10. Pinaeva U. Bis[2-(methacryloyloxy) ethyl]phosphate radiografted into track-etched PVDF for uranium (VI) determination by means of cathodic stripping voltammetry. React. Funct. Polym. 2019;142:77-86. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2019.06.006

11. Zhumanazar NN. [et al.] Sensors based on track membranes for electrochemical detection of cadmium ions. Bulletin of NNC RK. 2021;(1):4-8. (In Russ.).

12. Zhumanazar N. [et al.] Electrochemical detection of lead and cadmium ions in water by sensors based on modified track-etched membranes. Sensors and Actuators A: Physical. 2023;354:114094. DOI: 10.1016/j.sna.2022.114094

13. Korolkov IV. [et al.] Enhancement of electrochemical detection of Pb2+ by sensor based on track-etched membranes modified with interpolyelectrolyte complexes. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2020;31:20368-20377. (10 р.). DOI: 10.1007/s10854-020-04556-4

14. Korolkov IV. [et al.] Photo-induced graft (co)polymerization of glycidyl methacrylate and acrylonitrile on PET ion-track membranes for electrochemical detection of uranyl ions. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2022;648:129086. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.129086

15. Zdorovets MV. [et al.] Functionalization of PET Track-Etched Membranes by UV-Induced Graft (co)Polymerization for Detection of Heavy Metal Ions in Water. Polymers. 2019;11(11):1876. (16 р.). DOI: 10.3390/polym11111876

16. Zawisza I. [et al.] Complexation of metal ions by azocrown ethers in Langmuir-Blodgett monolayers. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 2000: 499-503. DOI: 10.1039/A907063J

17. Kalinina MA, Arslanov VV, Vatsadze SZ. IonSensitive Monolayers and Langmuir–Blodgett Films of Amphiphilic Cyclen : Selectivity and Regeneration. Colloid Journal. 2003;65(2):177-185. DOI: 10.1023/A:1023365108235

18. Kalinina MA. [et al.] Conformational tuning of sensing Langmuir – Blodgett membranes for selective determination of metal ions, anions, and molecular fragments. IEEE Sensors journal. 2006;6(2):450-457. DOI: 10.1109/JSEN.2006.870165

19. Erbach R. [et al.] Application of rod-like polymers with ionophores as Langmuir Blodgett membranes for Si-based ion sensors. Sensors and Actuators B. 1992;6:211-216. DOI: 10.1016/0925-4005(92)80058-6

20. Kalinina MA. [et al.] Langmuir-Blodgett composite films for the selective determination of calcium in aqueous solutions. Russian Journal of Physical Chemistry. 2008;82(8):1334-1342. DOI: 10.1134/S0036024408080165

21. Mashentseva AA. [et al.] Cu/CuO Composite Track-Etched Membranes for Catalytic Decomposition of Nitrophenols and Removal of As(III). Nanomaterials. 2020;10:1552. DOI: 10.3390/nano10081552

22. Mashentseva AA. [et al.] Application of SilverLoaded Composite Track-Etched Membranes for Photocatalytic Decomposition of Methylene Blue under Visible Light. Membranes. 2021;11:60. DOI: 10.3390/membranes11010060


Рецензия

Для цитирования:


Мельникова Г.Б., Сапсалёв Д.В., Толстая Т.Н., Корольков И.В., Чижик С.А., Жуманазар Н.Н., Баранова А.С., Здоровец М.В. Наноструктурированные покрытия на основе Ленгмюра–Блоджетт плёнок перфтордекановой кислоты для гибких датчиков анализа ионов свинца в воде. Приборы и методы измерений. 2024;15(1):7-17. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-1-7-17

For citation:


Melnikova G.B., Sapsaliou D.V., Tolstaya T.N., Korolkov I.V., Chizhik S.A., Zhumanazar N.N., Baranova A.S., Zdorovets M.V. Nanostructured Coatings Based on Langmuir–Blodgett Films of Perfluorodecanoic Acid for Flexible Sensors for the Analysis of Lead Ions in Water. Devices and Methods of Measurements. 2024;15(1):7-17. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-1-7-17

Просмотров: 170


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)