Аттестация угольно-пастовых никельселективных электродов на основе ниобатов

1.

АТТЕСТАЦИЯ УГОЛЬНО-ПАСТОВЫХ
НИКЕЛЬСЕЛЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ
НА ОСНОВЕ НИОБАТОВ
Показаньева Мария Павловна

2.

Задачи работы:
– конструирование УПЭ с использованием в качестве
модификатора никельсодержащих ниобатов
стронция Sr6-xNixNb2O11 (x=0,2; 0,5; 2,0);
– электрохимическая аттестация сконструированных
Ni-СЭ и изучение их характеристик: области
линейности и крутизны основной электродной
функции, рабочей области pH;
– изучение селективности по отношению к ионам
никеля в присутствии посторонних ионов
2

3.

Изготовление угольно-пастовых электродов
Состав угольной пасты исследуемых электродов
Массовая доля
пластификатора, %
30,0
Массовая доля
модификатора, %
Массовая доля
углерода, %
10,0
60,0
20,0
50,0
30,0
40,0
Конструкция угольно-пастового электрода:
1 – угольная паста, 2 – пластмассовая трубка, 3 – медный
токоотвод, 4 – поршень
3

4.

Зависимость потенциалa ячеек от pNi при pH=8
0,2
Linear Fi
0,2
Linear Fit of Sheet1 0,2
550
200
190
500
Equation
Weight
Residual Sum
of Squares
Pearson's r
0,2
400
170
150
350
6
4
2
0
8
6
pNi
а
52
-0,980
0,942
Adj. R-Square
160
8
No Weightin
Pearson's r
E, мВ
E, мВ
0,2
450
y = a + b*x
Weight
Residual Sum of
Squares
180
Adj. R-Square
Equation
4
2
0
pNi
б
Зависимость потенциалa ячеек от pNi при pH=8 для электродов на основе:
а) Sr4Ni2Nb2O11 (2) (20 %) б) Sr5,8Ni0,2Nb2O11 (20 %)
4
0,2
Intercept
0,2
Slope

5.

Определение области линейности и крутизны
основной электродной функции
Основные характеристики исследуемых электродов
Модификатор
Область линейности, моль/дм3
Крутизна электродной
функции, мВ/pNi
Sr4Ni2Nb2O11 (2) (10 %)
10-4-10-1
25,61
Sr4Ni2Nb2O11 (2) (20 %)
10-5-10-1
36,88
Sr4Ni2Nb2O11 (2) (30 %)
10-4-10-2
14,30
Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (10 %)
10-4-10-1
32,27
Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (20 %)
10-4-10-1
16,20
Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (30 %)
10-5- 10-1
23,18
Sr5.5Ni0.5Nb2O11 (20 %)
10-4-10-1
25,71
Sr4Ni2Nb2O11 (20 %)
10-4-10-1
22,44
Sr4Ni2Nb2O11 (1) (20 %)
10-6- 10-1
17,78
5

6.

Изучение влияния pH на работу электродов
B
750
700
650
E, мВ
600
550
500
450
400
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
pH
Зависимость потенциала ячейки для электрода на
основе Sr4Ni2Nb2O11(2) (10 %) от pH раствора
6

7.

Определение потенциометрических коэффициентов
селективности
240
220
210
200
Equation
y = a + b*x
Weight
No Weighting
Equation
y = a + b*x
Residual Sum
of Squares
46,242
Weight
No Weighting
Pearson's r
-0,81259
Residual Sum
of Squares
Adj. R-Square
0,49046
Pearson's r
0,54643
155
Adj. R-Square
-0,05213
0,1
Intercept
0,1
Slope
Equation
y = a + b*x
Weight
No Weightin
0,3
Intercept
0,3
Slope
Equation
Weight
190
180
160
y =150
a + b*x
E, мВ
230
E, мВ
0,1
Line
Line
0,3
Linear Fit of Sheet1 B"0,3"
165Fit of Sheet1 B"0,3"
Linear
No Weighting
Residual Sum
of Squares
62,307
Pearson's r
-0,98715
Adj. R-Square
0,96171
145
0,3
Intercept
0,3
Slope
140
Residual Sum
of Squares
20,912
Pearson's r
-0,98176
Adj. R-Square
0,94578
0,1
Intercept
0,1
Slope
170
135
160
130
150
8
7
6
5
4
pNi
3
2
1
0
8
7
6
5
4
3
2
1
6,432
0
pNi
а
б
Определение потенциометрического коэффициента селективности к иону Ni2+ в присутствии
мешающего иона: а) NH4+ для электродов на основе Sr4Ni2Nb2O11 (2) (30 %) б) Na+ для электрода на
основе Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (10 %)
7

8.

Определение потенциометрических коэффициентов
селективности
Потенциометрические коэффициенты селективности УПЭ
Модификатор
Коэффициенты селективности
NH4+
K+
Na+
Sr4Ni2Nb2O11 (2) (10 %)
0,62
1,47
0,83
Sr4Ni2Nb2O11 (2) (20 %)
0,48
1,13
0.95
Sr4Ni2Nb2O11 (2) (30 %)
0,20
0,33
1,02
Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (10 %)
1,18
1,36
0,14
Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (20 %)
0,15
1,06
0,67
Sr5.8Ni0.2Nb2O11 (30 %)
0,77
1,55
1,03
Sr5.5Ni0.5Nb2O11 (20 %)
0,97
0,10
1,85
Sr4Ni2Nb2O11 (20 %)
1,37
0,12
0,014
Sr4Ni2Nb2O11 (1) (20 %)
0,96
1,51
1,48
8

9.

ВЫВОДЫ
1. Сконструированы никельселективные угольно-пастовые электроды на основе ниобатов
состава Sr6-xNixNb2O11 (x=0,2; 0,5; 2,0).
2. Изготовленные электроды в большинстве случаев имеют область линейности от 10-5 до
10-1 М. Потенциал данных электродов зависит от водородного показателя во всём
изученном интервале pH. Для УПЭ не установлена рабочая область pH, что говорит о
необходимости строгого контроля кислотности среды при работе с электродами.
3.
В
работе
определены
потенциометрические
коэффициенты
селективности.
Селективность сконструированных электродов к ионам никеля в присутствии мешающих
ионов оказалась довольно не высокой.
9

10.

Спасибо за внимание!

11.

Формулы