Способ получения пористого диоксида кремния, модифицированного фосфорно- молибденовыми гетерополисоединениями

 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения различных восстановителей в водных растворах с помощью фосфорно-молибденовых гетерополисоединений. Эти вещества, обладая окислительными свойствами, реагируют с различными восстановителями с образованием интенсивно окрашенных продуктов восстановления - "синей". На использовании этой реакции основаны многочисленные методы спектрофотометрического определения различных органических и неорганических восстановителей (аскорбиновой кислоты, гидрохинона, пирокатехина, резорцина, гидразина, олова (II). Сущность изобретения заключается в способе, включающем введение фосфорно-молибденового гетерополисоединения в смесь тетраэтоксисилана, этанола и воды в присутствии водного раствора гексафторсиликата аммония с последующей сушкой МВ-излучением. Способ по изобретению позволяет получать пористый диоксид кремния, модифицированный фосфорно-молибденовыми гетерополисоединениями для чувствительного определения различных восстановителей в пищевых продуктах, фармацевтических препаратах (витаминах, радиофармпрепаратах) и объектах окружающей среды.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения различных восстановителей в водных растворах с помощью фосфорно-молибденовых гетерополисоединений. Эти вещества, обладая окислительными свойствами, реагируют с различными восстановителями с образованием интенсивно окрашенных продуктов восстановления - "синей". На использовании этой реакции основаны многочисленные методы спектрофотометрического определения различных органических и неорганических восстановителей (аскорбиновой кислоты, гидрохинона, пирокатехина, резорцина, гидразина, олова (II).

Для определения восстановителей более перспективно использование закрепленных (иммобилизованных) на пористом диоксиде кремния фосфорно-молибденовых гетерополисоединений. Их применение позволяет снизить пределы обнаружения определяемых восстановителей, расширить круг приборов, используемых для анализа и в ряде случаев значительно упростить процедуру анализа.

Известен способ получения пористого диоксида кремния, модифицированного аммонийной солью фосфорно-молибденовой кислоты. Он состоит в введении диоксида кремния в водный раствор смеси молибдата аммония и гидрофосфата аммония (реагентов для синтеза аммонийной соли фосфорно-молибденовой кислоты), нагревании реакционной смеси в течение 1 дня, высушивании посредством нагревания до 105^oC в течение еще 1 дня. Полученный порошок модифицированного диоксида кремния используют для выделения и определения радионуклида Cs¹³⁷ водных растворах [1] . Об использовании полученного диоксида кремния в качестве индикаторного порошка для определения восстановителей в водных растворах не сообщается.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся во введении раствора комплексообразующего реагента в смесь тетраэтоксисилана, этанола и воды в присутствии фторида аммония. Полученный продукт реакции высушивают под воздействием микроволнового (MB) излучения. Пористый диоксид кремния, модифицированный комплексообразующими реагентами, используют в качестве сорбентов и индикаторных порошков для определения ионов металлов в растворах [2]. Полученные описанным способом порошки не могут быть использованы для определения органических и неорганических восстановителей.

Решаемой задачей предложенного изобретения является способ получения пористого диоксида кремния, модифицированного фосфорно-молибденовыми гетерополисоединениями, позволяющий получать индикаторные порошки для определения различных органических и неорганических восстановителей.

Решаемая задача достигается предложенным способом, заключающимся в введении фосфорно-молибденового гетерополисоединения в смесь тетраэтоксисилана, этанола и воды в присутствии водного раствора гексафторсиликата аммония с последующей сушкой МВ-излучением.

Отличием предложенного способа является введение в смесь тетраэтоксисилана, этанола и воды фосфорно-молибденового гетерополисоединения и использование в качестве фторидсодержащего соединения - гексафторсиликата аммония. Введение модифицирующего реагента (молибдофосфорной кислоты, ее аммонийной соли, или реактива Вавеле) непосредственно на стадии синтеза порошка, во время гидролиза тетраэтоксисилана и образования структуры геля, позволяет получать после высушивания ксерогели, содержащие реагент не только на поверхности, но и в объеме порошка. Это приводит к тому, что при контакте с водным раствором реагент не смывается с порошка. Введение фосфорно-молибденовых гетерополисоединений придает модифицированному диоксиду кремния окислительно-восстановительные свойства, позволяющие использовать порошки для определения различных восстановителей в растворах. Получены пористые порошки диоксида кремния, модифицированные фосфорно-молибденовой кислотой 12 ряда и ее аммонийной солью, также реактивом Вавеле (представляющим собой смесь фосфорно-молибденовых кислот 12 и 18 рядов).

Добавка гексафторсиликата аммония позволяет получать модифицированные порошки с равномерным распределением закрепленного реагента.

Индикаторный порошок может быть использован для анализа водных растворов на содержание восстановителей с использованием фотометра, рефлектометра и индикаторных трубок.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Индикаторный порошок готовят следующим образом. К 20 мл тетраэтоксисилана прибавляют 50 мл насыщенного раствора фосфорно-молибденовой кислоты в этаноле, 20 мл 0.05 М раствора гексафторсиликата аммония и оставляют при комнатной температуре до полного созревания геля. Через 2 ч созревший гель высушивают под действием МВ-излучения мощностью 700 Вт до постоянной массы (40 мин). Высушенный образец измельчают и рассеивают на фракции. Для дальнейших экспериментов используют порошок с размером частиц 250-500 мкм. Желтая окраска полученного порошка обусловлена присутствием в нем фосфорно-молибденовой кислоты.

Диапазон определяемых содержаний гидразина с помощью твердофазной спектрофотометрии составляет 0.2-6 мг/л, S_r = 0.10, спектроскопии диффузного отражения - 1-20 мг/л, S = 0.11 Пример 2. Индикаторный порошок готовят следующим образом. К 20 мл тетраэтоксисилана прибавляют 50 мл этилового спирта, 10 мл водного раствора реактива Вавеле и 10 мл 0.1 М водного раствора гексафторсиликата аммония и оставляют при комнатной температуре до полного созревания геля. Через 1.5 ч созревший гель высушивают под воздействием МВ-излучения мощностью 500 Вт до постоянной массы (40 мин). Высушенный образец измельчают и рассеивают на фракции. Для дальнейших экспериментов используют порошок с размером частиц 100/250 мкм. Полученный порошок имеет желтый цвет, обусловленный присутствием в нем молибдофосфата аммония.

Диапазон определяемых содержаний гидразина с помощью индикаторных трубок составляет 0.02-1 мг/л, S_r = 0.13.

Пример 3. Индикаторный порошок готовят следующим образом. 0.5 г молибдофосфата аммония тщательно измельчают и вносят в 50 мл этилового спирта. После этого к смеси быстро прибавляют 20 мл тетраэтоксисилана и 20 мл 0.1 М раствора гексафторсиликата аммония. Смесь перемешивают и оставляют при комнатной температуре до полного созревания геля. Через 15 мин созревший гель высушивают под воздействием МВ-излучения мощностью 600 Вт до постоянной массы (40 мин). Высушенный образец измельчают и рассеивают на фракции. Для дальнейших экспериментов используют фракцию 100-250 мкм. Полученный порошок имеет желтый цвет, обусловленный присутствием в нем реактива Вавеле.

Диапазон определяемых содержаний олова (II) в радиофармпрепаратах с помощью индикаторных трубок составляет 10-80 мг/г, S_r = 0.08.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать пористый диоксид кремния, модифицированный фосфорно-молибденовыми гетерополисоединениями для чувствительного определения различных восстановителей в пищевых продуктах, фармацевтических препаратах (витаминах, радиофармпрепаратах) и объектах окружающей среды.

Литература.

1. Terada К., Hayakawa Н., Sawada К., Kiba T. Talanta. -1970, v.17, p. 955-963.

2. Morosanova E. I. , Velikorodny A.A., Zolotov Yu.A. Fresenius J Anal Chem.-1998, v.361.

Формула изобретения

Способ получения модифицированного пористого диоксида кремния гидролизом тетраэтоксисилана в среде этанола в присутствии водного раствора фторидсодержащего соединения и модифицирующего реагента с последующей сушкой микроволновым излучением, отличающийся тем, что в качестве фторидсодержащего соединения используют гексафторсиликат аммония и в качестве модифицирующего реагента - фосфорно-молибденовые гетерополисоединения.