Благородные металлы позволят определять опасные альдегиды «на местах»
Молекула формальдегида с молекулярными орбитами
Российские исследователи из Центра компетенций НТИ при Институте проблем химической физики РАН в Черноголовке опубликовали в журнале Electroсhimica Acta три статьи (раз, два и три), в которых впервые предлагается способ высокочувствительного амперометрического контроля за содержанием альдегидов в водно-спиртовых растворах при помощи сенсоров на основе благородных металлов (палладий, родий, серебро) и их композитов.
Один из классов опасных веществ, с которыми мы можем встретиться буквально везде – это альдегиды, органические соединения с группой СOH, «промежуточные» соединения по степени окисления углерода между спиртами и органическими карбоновыми кислотами.
Альдегиды (в первую очередь – формальдегид и ацетальдегид) даже в примесных количествах являются опасными для здоровья человека и других живых организмов веществами в воздухе и воде, куда они попадают в составе сточных вод и выбросов предприятий химической, деревообрабатывающей, фармацевтической и пищевой промышленности. Они могут встречаться и в пищевых продуктах, в фармацевтических препаратах, в том числе - лекарственных средствах на основе водно-спиртовых растворов (настойки, растирки и пр.).
Поэтому контроль содержания альдегидов в воде и водно-спиртовых растворах является обязательным. Но в этом процессе есть ряд проблем.
«В настоящее время те аттестованные высокочувствительные методики (например, газовая хроматография), которые применяются в реальной жизни имеют много недостатков. Они занимают много времени как в определении, так и пробоподготовке, а также они относятся к ex situ, то есть не подразумевают определения альдегидов сразу на месте. Поэтому в мире давно ведутся работы по созданию электрохимических сенсоров для определения альдегидных примесей, но в основном в воде и воздухе, тогда как сделать амперометрический датчик на альдегиды в спиртах – нетривиальная задача», - комментирует причины, побудившие исследователей начать работы одна из авторов статьи, доктор химических наук, руководитель Лаборатории электродных процессов в жидкостных системах ИПХФ РАН, сотрудник Центра компетенций Екатерина Золотухина.
Основных направлений в создании подобных сенсоров два: биосенсоры (с ферментами, реагирующими на альдегиды) и сенсоры на основе наночастиц благородных металлов и их гибридов. Последние особенно привлекательны в точки зрения цены, удобства эксплуатации и тому подобное. Однако проблемой в этом случае является трудность воспроизводимо получать наночастицы металлов с одинаковыми свойствами, даже с использованием одной и той же методики. Второй проблемой оказалась трудность определения альдегидов в присутствии спиртов (метанол, этанол), поскольку спирты также считаются электроактивными, то есть способными к окислению на электроде.
«Подход, развитый в наших работах, позволяет решить обе имеющиеся проблемы. С одной стороны, нами разработан метод, позволяющий получать наночастицы металлов (палладия) с уникально воспроизводимой морфологией и свойствами в составе композита палладий-полипиррол. С другой - наши исследования показали, что в присутствии альдегидов в спиртовых растворах измеряемые отклики на палладиевых и серебряных электродах соответствуют именно альдегидам, то есть, спирты не вносят существенного вклада. Таким образом в серии работ, опубликованных в журнале Electroсhimica Acta, нашей группой впервые предлагается способ высокочувствительного амперометрического контроля за содержанием альдегидов в водно-спиртовых растворах», - комментирует Екатерина Золотухина.