Раствор для электрохимической анодной обработки поверхности электродов из серебра

Авторы патента:

G01N27/28 - конструктивные элементы электролитических ячеек

C23F13/16 - электроды, отличающиеся сочетанием структуры и материала

Владельцы патента RU 2756673:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU)

Изобретение относится к электрохимической обработке поверхности металлов, в частности к анодной обработке серебра, и может быть использовано при изготовлении электродов для медицинской диагностики. Раствор содержит, г/л: натрий хлористый 10-20, кислоту уксусную 5-10, спирт этиловый 8-16, воду до 1 л. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений биоэлектрических потенциалов с использованием поверхностных электродов за счет уменьшения полного сопротивления электрода, дрейфа электродного потенциала и уровня шумов. 2 табл., 1 пр.

При изготовлении поверхностных электродов для регистрации биопотенциалов в качестве материала токопроводящего слоя чаще всего используют серебро, на поверхность которого наносят потенциалопределяющий слой хлорида серебра. Для формирования такого активного слоя используют как химические, так и электрохимические методы. Образующаяся при этом электрохимическая система представляет собой хлоридсеребряный электрод, получивший широкое применение для потенциометрических измерений в качестве электрода сравнения.

Одним из способов формирования на поверхности серебра слоя AgCl является электрохимическое окисление серебра в хлоридсодержащих растворах.

Известен насыщенный раствор хлорида калия для электрохимической обработки серебра [А.с № 1603285 СССР; G01N 27/28. Способ изготовления электрода сравнения / Видревич Марина Борисовна, Давыдов Владимир Никифорович, Осипов Леонид Валерьянович, Силин Ренгольд Иванович, Давыдова Наталия Николаевна; заявитель Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова; № 4611203, заявл. 01.12.1988; опубл. 30.10.1990, Бюл. № 40].

Недостатком применяемого раствора является высокая концентрация хлорида калия в насыщенном растворе - 32,4 г в 100 г воды при 20°С (Справочник химика, том 2, Л.: Химия, 1964. С.88), что требует большого расхода воды для отмывки пористых электродов.

Известен раствор для электрохимической обработки центрального элемента из серебра концентрического игольчатого электрода, содержащий 21 мл концентрированной хлористоводородной кислоты (37%) в 500 мл деминерализованной воды. Режим обработки: температура 20-25°С, время 41-824 с, плотность тока 4,9 мА/см². [Patent WO 01/89378 A1, International Patent Classification: A61B 5/0492, International Application Number: PCT DK01/00357, International Publication Date: 29.11.2001].

Недостатком раствора является использование агрессивной хлористоводородной кислоты для его приготовления и повышенный уровень шумов электрода при измерениях.

Наиболее близким аналогом, по совокупности признаков и достигаемому результату, т.е. прототипом, является раствор хлористого натрия с концентрацией 1-10%, применяемый для формирования слоя хлористого серебра на поверхности пористого серебра путем анодной поляризации при плотности тока 0,5-1,0 мА/см² в течение 10-15 мин [А.с. № 1659827 СССР, МКИ G01N 27/28. Способ изготовления электрода сравнения / Федотов Николай Андреевич, Степанов Анатолий Иванович, Савина Галина Васильевна; заявитель Предприятие п/я М-5068. - № 4678150, заявл. 20.03.1989; опубл. 30.06.1991, Бюл. № 24].

Недостатком раствора является повышенное сопротивление поверхностного слоя, формирующегося на серебре, что приводит к снижению точности измерений.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений биоэлектрических потенциалов с использованием поверхностных электродов за счет уменьшения полного сопротивления электрода, дрейфа электродного потенциала и уровня шумов.

Указанный результат достигается тем, что в раствор для электрохимической анодной обработки поверхности электродов из серебра, содержащий хлорид натрия, согласно изобретению, дополнительно вводят уксусную кислоту и этиловый спирт при следующем соотношении компонентов (г/л):

Натрий хлористый	10-20
Кислота уксусная	5-10
Спирт этиловый	8-16
Вода	до 1 л

Технический результат достигается за счет того, что уксусная кислота облегчает процесс анодного окисления серебра вследствие образования ацетата серебра в качестве промежуточного продукта электрохимической реакции, обладающего большей растворимостью по сравнению с хлоридом серебра. Произведения растворимости ацетата серебра и хлорида серебра составляют соответственно 4⋅10^-3 и 1,78⋅10^-10 [Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Химия. 1989. С. 70].

Облегчение травления серебра в присутствии уксусной кислоты способствует формированию более развитой поверхности электрода, что способствует снижению его полного сопротивления и уровня шумов при измерениях биопотенциалов. Этиловый спирт обеспечивает снижение поверхностного натяжения раствора и способствует улучшению структуры формирующегося потенциалопределяющего слоя.

Для осуществления изобретения использовались следующие вещества.

Натрий хлористый (х.ч.) ГОСТ 4233-77, химическая формула NaCl, температура плавления 800,8°С, хорошо растворим в воде (Справочник химика, том 2, Л.: Химия, 1964. С.147).

Кислота уксусная для пищевой промышленности, ГОСТ Р 55982-2014, химическая формула С₂Н₄О₂, температура плавления 16,6°С, растворимость в воде не ограничена (Справочник химика, том 2, Л.: Химия, 1964. С.1020).

Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья высшей очистки, ГОСТ 5962-2013, химическая формула С₂Н₆О, температура плавления –114,3°С, растворимость в воде не ограничена (Справочник химика, том 2, Л.: Химия, 1964. С.1144).

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1.

Для приготовления раствора электрохимической модификации 10 г натрия хлористого, 5 г кислоты уксусной и 8 г спирта этилового последовательно растворяли в 500 мл дистиллированной воды при температуре 25°С. Затем объем раствора доводили до 1 л дистиллированной водой.

Примеры с другими значениями концентраций приведены в таблице 1.

Таблица 1

Компоненты	Примеры
Компоненты	Концентрация, г/л
1	2	3
Натрий хлористый	10	15	20
Кислота уксусная	5	7	10
Спирт этиловый	8	12	16

Электрохимическому окислению в растворах с различным соотношением компонентов (таблица 1) подвергали по 5 поверхностных отводящих электродов с рабочим элементом из серебра марки Ср 99,99 ГОСТ 6836-2002 площадью 0,8 см². Образцы предварительно обезжиривали этиловым спиртом и промывали проточной водой. Процесс электрохимического окисления поверхности проводили в сосуде объемом 100 мл без перемешивания. В качестве противоэлектрода использовали платину. Режим электрохимического окисления: анодная плотность тока 4-5 мА/см², температура 20-25°С, продолжительность обработки 3-5 мин.

Отмывка электродов от раствора осуществлялась проточной, а затем дистиллированной водой, после чего следовала сушка в потоке теплого воздуха. В качестве сравнения были также электрохимически обработаны аналогичные образцы в количестве 5 штук в растворе - прототипе.

После электрохимического окисления все образцы подвергались испытаниям в соответствии с ГОСТ 25995-83 с использованием в качестве электродного контактного вещества 0,9% раствора натрия хлористого. Параметры электродов регистрировали с помощью потенциостата с модулем измерения импеданса P-40Х + FRA-24M, Россия.

Результаты испытаний образцов после обработки в растворе - прототипе и в предлагаемых растворах представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Показатель	Раствор прототип	Заявляемый раствор
1	2	3
Дрейф потенциала, мВ	2,1	1,0	1,1	0,9
Напряжение шума, мкВ	15	9	7	8
Полное сопротивление электрода, Ом	28	20	18	19
Время готовности, мин.	5	3	2	2

Из представленных в таблице данных следует, что формирование активного слоя путем анодного окисления серебра в предлагаемых растворах обеспечивает улучшение рабочих параметров поверхностных отводящих электродов, а именно, уменьшение дрейфа потенциала, полного сопротивления электрода, уровня шума и времени готовности на 30-50% по сравнению с обработкой в растворе-прототипе.

Раствор для электрохимической анодной обработки поверхности электродов из серебра, содержащий хлорид натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит уксусную кислоту и этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, г/л:

натрий хлористый	10-20
кислота уксусная	5-10
спирт этиловый	8-16
вода	до 1 л

Использование: для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды. Сущность изобретения заключается в том, что измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приёмника как составной части измерительного устройства, при этом измерительное устройство имеет один активный измерительный функциональный блок, по крайней мере, одно пассивное устройство и один чувствительный приёмник, при этом чувствительный приёмник является составной частью активного измерительного функционального блока или, по крайней мере, пассивного устройства, активный измерительный функциональный блок имеет, по крайней мере, систему обработки данных и передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, которые подсоединены вместе к источнику энергии, по крайней мере, пассивное устройство не имеет электрического источника энергии, но содержит передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, и передающий и принимающий блок активного измерительного функционального блока вместе с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей, по крайней мере, одного пассивного устройства предназначены для управления измерительным устройством, для сигнализации, для индикации рабочего состояния, для передачи измеренных и/или опорных величин, для калибровки чувствительного приёмника, в качестве системы данных и/или в качестве накопителя данных соединён беспроводной связью через электромагнитную связь в ближнем поле, причём электромагнитные лучи являются электромагнитными волнами, передающими энергию и/или передающими сигналы, и/или передающими данные, и пассивное устройство имеет одно устройство, излучающее, по крайней мере, оптический и/или, по крайней мере, акустический сигнал, которое предназначено для того, чтобы указывать, по крайней мере, один признак из группы признаков, охватывающих рабочее состояние, готовность к функционированию и подтверждение о выполненной команде измерительного устройства или его части.

Электрохимическая ячейка для определения стойкости сталей против межкристаллитной коррозии // 2702796

Изобретение относится к портативному электрохимическому оборудованию, позволяющему проводить количественную оценку склонности сталей аустенитного класса к межкристаллитной коррозии в лабораторных и производственных условиях, а также степень сенсибилизации структуры стали. Корпус ячейки выполнен в виде полого цилиндра (рабочая камера).

Электрохимическая ячейка для исследования электродных материалов методами спектроскопии поглощения рентгеновского излучения // 2692407

Изобретение относится к области создания электрохимических ячеек для исследований химического состава и структуры электродных материалов методами спектроскопии поглощения рентгеновского излучения. Электрохимическая ячейка для исследований электродных материалов методом спектроскопии поглощения рентгеновского излучения, включающая корпус, содержащий полость для электролита с размещенным в ней вспомогательным электродом; мембрану, выполняющую функцию окна для рентгеновского излучения, выполненную с возможностью нанесения слоя исследуемого электродного материала со стороны размещения электролита, отличается тем, что корпус снабжен входным и выходным каналами с размещенными в них клапанами, при этом клапан входного канала представляет собой обратный клапан, выходного - запорный, мембрана выполнена из газоплотного материала.

Способ определения концентрации пероксида водорода в растворе // 2682568

Изобретение относится к области электроанализа и электрохимических сенсоров и может быть использовано при осуществлении методов лабораторного анализа или медицинской диагностики. Cпособ определения концентрации пероксида водорода в растворе с помощью устройства, содержащего модифицированный Берлинской лазурью измерительный электрод и хлоридсеребряный электрод сравнения, соединенные между собой через амперметр, включает погружение электродов устройства в анализируемый раствор с последующей регистрацией амперметром электрического тока в цепи.

Датчик показателя ph для оборудования одноразового использования // 2667694

Изобретение относится к корпусу pH датчика одноразового использования для контейнера (50) одноразового использования, pH датчику одноразового использования и способу его использования. Корпус pH датчика одноразового использования включает в себя отделение, сконфигурированное для помещения pH датчика (60, 100) одноразового использования.

Многофункциональный датчик для системы электрохимического обнаружения // 2660023

Изобретение относится к области измерительной техники. Представлена система, включающая в себя платформу для выполнения по меньшей мере одного протокола анализа.

Аппарат c матрицей электрохимических датчиков // 2658516

Изобретение относится к аналитической химии. Настоящее изобретение относится к аппарату (1), пригодному для использования для анализа по меньшей мере одного образца с помощью матрицы электрохимических датчиков и включающему по меньшей мере один верхний слой (2); по меньшей мере одно впускное (3) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (4), выполненные в верхнем слое; по меньшей мере один нижний слой (6), имеющий по меньшей мере одно углубление (5) в нем; по меньшей мере одну двустороннюю клейкую мембрану (7а), совпадающую с углублением (5) в нижнем слое (6); по меньшей мере одну матрицу датчиков (14), прикрепленную к нижнему слою (6) с помощью указанной клейкой мембраны (7а) и составленную путем размещения по меньшей мере одного рабочего электрода (8), по меньшей мере одного электрода сравнения (9), по меньшей мере одного противоэлектрода (10), по меньшей мере один соединительный канал (11), по меньшей мере одну проводящую линию (12), обеспечивающую соединение между рабочим электродом (8) и соединительным каналом (11), на по меньшей мере одной пластине (13); по меньшей мере одно измерительное устройство, связанное с соединительным каналом (11); по меньшей мере одну дополнительную двустороннюю клейкую мембрану (7), расположенную между матрицей датчиков (14) и верхним слоем (2) и позволяющую прикрепить матрицу датчиков (14) к верхнему слою (2), и по меньшей мере один проточный канал (15), образованный пространством между указанными клейкими мембранами (7) и связанный с впускным (3) и выпускным отверстиями (4), расположенными в верхнем слое (2), для подачи образца, отличающемуся тем, что электрод сравнения (9) и противоэлектрод (10) имеют прямоугольную форму, электрод сравнения (9) и противоэлектрод (10) прямоугольной формы расположены таким образом, чтобы они окружали рабочий электрод (8), и электрод сравнения (9), противоэлектрод (10) и рабочий электрод (8) расположены на одной линии для получения одной и той же электрохимической реакции на всех рабочих электродах в ходе анализа.

Электрохимическая ячейка с графеновым электродом для проведения in situ исследований электродных материалов и твердых или гелеобразных электролитов // 2654314

Изобретение представляет собой электрохимическую ячейку для исследований электрохимических систем методами in situ спектроскопии и микроскопии. Электрохимическая ячейка для исследования твердых или гелеобразных диэлектрических материалов, обладающих ионной проводимостью, содержит токосъемники, выполненные в виде двух металлических пластин, между которыми расположен плоский противоэлектрод и твердый электролит в виде ион-проводящей мембраны, причем на ион-проводящей мембране со стороны металлической пластины токосъемника закреплен рабочий графеновый электрод, а на металлической пластине токосъемника со стороны рабочего графенового электрода выполнено отверстие для регистрации аналитического сигнала с его поверхности.

Электрохимическая ячейка для in situ спектроскопии // 2620022

Изобретение относится к конструкции электрохимических ячеек для исследований электрохимических систем методами in situ спектроскопии и микроскопии. Герметичная электрохимическая ячейка состоит из содержащего сквозную полость для размещения электролита корпуса, рабочего электрода, по крайней мере одного вспомогательного электрода и пластины, выполненной с возможностью герметичного закрепления со стороны нижнего торца корпуса.

Способ идентификации водорастворимого лекарственного вещества путем сравнения с эталоном // 2560692

Изобретение относится к медицине и описывает способ идентификации водорастворимого лекарственного вещества путем сравнения с эталоном. Способ характеризуется проведением ионометрии, титрометрии и спектрофотометрии, при этом ионометрические исследования проводят с использованием различных концентраций лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации идентифицируемого вещества в каждом последующем растворе кратно по сравнению с предыдущим, титрометрические зависимости измеряют в различных концентрациях идентифицируемого лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации в каждом последующем титруемом растворе ниже, чем в предыдущем, в кратное число раз, титрующий раствор вводят равномерно в течение всего процесса титрования, дополнительное измерение спектрофотометрических зависимостей проводят не менее чем в двух разных концентрациях: насыщенного раствора и разбавленного в 10-20 раз, а измерения спектрофотометрических зависимостей проводят в двух растворителях: бидистиллированной воде и ином растворителе из ряда спиртов.

Средство для ингибирования биокоррозии металлического объекта // 2717415

Изобретение относится к защите металлических объектов от биокоррозии и может быть использовано для защиты подземных трубопроводов. Средство для ингибирования биокоррозии металлического объекта предназначено для размещения в среде присутствия микроорганизмов, вызывающих биокоррозию, при этом оно выполнено в виде протяженного биологически активного электрода, содержащего биоциды и состоящего из металлической жилы в основной электропроводящей полимерной оболочке с углеродными наполнителями.