Датчик концентрации паров алифатических аминов

 

Сущность изобретения: датчик содержит подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой. Чувствительный слой выполнен из сорбента, в котором равномерно распределено активирующее вещество. В качестве активирующего вещества использовано гетерополисоединение состава Co₃P₂Mo₁₈O₆₃, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1 - 70 мас.%. 2 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к датчикам состава газа.

Предлагаемый датчик предназначен для определения концентрации паров алифатических аминов в газовых средах.

Известны устройства на основе индикаторов [1] , меняющие окраску в присутствии третичных аминов и четвертичных аммониевых оснований с последующим спектрофотометрированием окрашенных растворов.

К недостаткам таких устройств относятся недостаточная селективность по отношению к парам алифатических аминов и необходимость предварительной сорбции аминов водными растворами.

В качестве прототипа выбран датчик состава газа, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой на основе пленок фталоцианинов металлов, причем при определении, например, содержания диэтиламина в атмосфере чувствительный слой был выполнен из пленки фталоцианина кобальта или серебра [2].

К недостаткам известного датчика относятся его низкие чувствительность и селективность по отношению к парам алифатических аминов.

Технический эффект от использования изобретения заключается в том, что датчик концентрации паров алифатических аминов, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, выполненный на основе сорбента, в котором равномерно распределено активирующее вещество, в качестве которого использовано гетерополисоединение (ГПС) состава Со₃ P₂Мо₁₈О₆₂, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1-70 мас.%, позволяет с высокой чувствительностью и селективностью определять концентрацию паров алифатических аминов в исследуемой атмосфере.

В предлагаемом датчике концентрации паров алифатических аминов чувствительный слой выполнен из пористого сорбента (например, кремнезема), в котором размещается активирующее вещество, в качестве которого использовано ГПС состава Со₃Р₂МО₁₈О₆₂.

Принцип действия датчика основан на зависимости электрофизических (диэлектрическая проницаемость, проводимость) характеристик чувствительного слоя при его взаимодействии с парами алифатических аминов.

Увеличение чувствительности и селективности датчика по отношению к парам алифатических аминов достигается за счет протекания реакции комплексообразования паров аминов с катионной частью гетерополикомплекса, которая в результате стабилизации более высокого валентного состояния центрального атома кобальта аминного комплекса вступает во внутримолекулярную окислительно-восстановительную реакцию, приводящую к резкому изменению электрофизических свойств всего ГПС и, следовательно, чувствительного слоя датчика. Происходящие при этом реакции могут быть выражены следующими уравнениями: Co²⁺+n(RNH₂)=Co(RNH₂)_n²⁺, где R=C_mH_2m+1; 3 Co (RNH₂)_n²⁺+P₂Mo₁₈O₆₂^6-= 3 Co(RNH₂)_n³⁺ + +P₂Mo₁₅^VI Mo₃^V O₆₂^9-.

В результате протекания этих реакций образуется соединение восстановленного 18-молибдо-2-фосфат-иона с амминатом трехвалентного кобальта, обеспечивающее изменение проводимости чувствительного слоя датчика.

На фиг.1 и 2 представлен вариант конструкции датчика концентрации паров алифатических аминов.

Датчик концентрации паров алифатических аминов состоит из диэлектрической подложки 1, выполненной, например, из ситалла или сапфира, на поверхность которой нанесены металлические (платина, никель, золото) гребенкообразные электроды 2,3, поверх которых располагается чувствительный слой 4 на основе пористого сорбента (например, SiО₂), в котором равномерно распределено активирующее вещество, в качестве которого использовано ГПС состава Со₃Р₂Мо₁₈О₆₂.

Получение пленок пористого сорбента, в которых в качестве активирующего вещества размещается ГПС состава Со₃Р₂Мо₁₈О₆₂, осуществляли методом гидролитической поликонденсации растворов, в которые вводились эти ГПС в количестве 1-70 мас.%. При этом в качестве основы сорбента могут быть использованы кремнеземы SiО_х (х ≅2), оксиды титана, тантала и др. Термообработку, необходимую для удаления растворителя и продуктов гидролиза из пленки сорбента, проводили при температуре до 300^оС.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный датчик концентрации паров алифатических аминов имеет более высокую чувствительность и более высокую селективность по отношению к парам алифатических аминов.

Формула изобретения

ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРОВ АЛИФАТИЧЕСКИХ АМИНОВ, содержащий подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, отличающийся тем, что чувствительный слой выполнен из сорбента, в котором равномерно распределено активирующее вещество, в качестве которого использовано гетерополисоединение состава Co₃P₂Mo₁₈O₆₂, при этом его содержание в слое сорбента составляет 1 - 70 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2