РАЗРАБОТКА ХИМИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК СУЛЬФИДА СВИНЦА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ИОНОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ

Варавинова А.Ю., Хабибова А.И., Поздин А.В.

Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Серосодержащие анионы – сульфид- (S^2–), сульфат- (SO₄^2–) и тиосульфат-ионы (S₂O₃^2–) – играют важную роль в природных и промышленных процессах, а их присутствие в водных объектах может свидетельствовать о загрязнении, нарушении окислительно-восстановительного баланса или техногенном воздействии. Контроль содержания этих анионов необходим для экологического мониторинга, обеспечения безопасности питьевой воды и контроля промышленных стоков. Однако традиционные аналитические методы зачастую трудоёмки, дорогостоящи или недостаточно чувствительны.

Целью настоящей работы являлась разработка и исследование сенсорных элементов на основе тонких пленок сульфида свинца (PbS), полученных гидрохимическим осаждением, для определения серосодержащих анионов в водных средах.

Тонкие пленки PbS синтезированы методом химического осаждения из водного раствора в цитратно-аммиачной системе с использованием тиомочевины в качестве источника сульфид-ионов. Для улучшения сенсорных характеристик в реакционную смесь вводили легирующую добавку в виде иодида аммония (NH₄I). На основе полученных пленок изготовлены экспериментальные сенсорные элементы с чувствительной поверхностью 5×5 мм². Чувствительность экспериментальных сенсорных элементов оценивалась потенциометрическим методом в модельных растворах натриевых солей в диапазоне концентраций от 10^–7 до 10^–1 моль/л. В качестве отклика использовали значение разности потенциалов между пленкой PbS и электродом сравнения. Измерения проводили в электрохимической ячейке вида:

Ag, AgCl | KCl_нас ¦ исследуемый р-р | сенсорный элемент.

В результате проведенного исследования были получены концентрационные зависимости отклика сенсорных элементов к исследуемым ионам в водном растворе. Во всем концентрационном диапазоне полученные зависимости имеют линейный характер. Наиболее высокая чувствительность наблюдалась для сульфид-иона: 87,60 ± 4,28 мВ/$pC_{S^{2 -}}\$для пленок, легированных NH₄I (0,2 М), что значительно превышает стандартную характеристику коммерческих сульфид-селективных электродов.

Таким образом, разработанные химические сенсоры на основе тонких пленок сульфида свинца представляют собой перспективную, простую в изготовлении и высокоэффективную платформу для экспресс-контроля серосодержащих анионов в водных средах.