Способ дифференциальной импульсной вольтамперометрии Советский патент 1985 года по МПК G01N27/48 

1

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения малых концентраций необратимо восстанавливающихся веществ и может найти применение в биологии, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повьшение чувствительности определения концентрации необратимо восстанавливающихся веществ за счет использования ассиметрии реакций на импульсы различной полярности.

На фиг. 1 приведена временная диаграмма поляризующего напряжения электрохимической ячейки, на фиг. 2 - временная диаграмма И1чпульсной компоненты тока электрохимической реакцийf на фиг. 3 временная диаграмма импульсной компоненты емкостного тока; на фиг. 4 - временная диаграмма измеряемого тока электрохимической реакцииJ на фиг. 5 - структурная . схема устройства для осуществления способа.

Устройство для осуществления способа содержит источник 1 последовательности радиополярных импульсов, источник 2 развертки напряжения, источник 3 постоянного начального смещения, потенциостат 4, токоизмерительный резистор 5, усилитель 6, электрохимическую ячейку 7, синхронизатор 8, устройство 9, временной селекции, согласующий каскад 10 и регистратор 11.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 8 вырабатывает синхроимпульс и с устанавливаемой задержкой Запускает источник 1 последовательности разнополярных импульсов. Источник 2 развертки напряокения вырабатывает напряжение развертки., которое изменяется с устанавливаемой скоростью в требуемом диапазоне напряжений. Источник 3 начального напряжения вырабатывает стабилизированное постоянное напряжение требуемой величины и полярности Все эти напряжения через потенциостат 4 и токоизмерительный резистор 5 поступают на ячейку 7 и вызывают в ней протекание тока. Импульсная компонента этого тока усиливается усилителем 6 и подается на устройство 9 временной селекции, работа

0632

которого синхронизируется импульсами, вырабатываемыми в источнике 1. Далее сигнал в интервалы времени (фиг. 2 и 4) пропускается устройством временной селекции через

согласующий каскад 10 на регистрирующее устройство 11, где происходит запись вольтамперограммы.

Пример. На полярографическую ячейку накладывают поляризующее напряжение, которое включает начальное напряжение О f( линейно-изменяющееся напряжение развертки и двуполярное импульсное напряжение.

Длительность импульса Т (фиг. 1) составляет 40-200 мс, интервал между импульсами i цчг 2-4 с. Амплитуда полупериода импульса Е,„ 4100 мВ, Импульсная компонента напряжения вызывает протекание по ячейке импульсной составляющей тока ячейки, которая содержит импульсные компоненты тока электрохимической реакции и емкостного тока (фиг. 2

и 3). Импульсная компонента тока электрохимической реакции при этом имеет вид разнополярных импульсов, вершины которых снижаются по закону i . Токи измеряются в интервале

времени Ai, , btj , , , т.д. При нахождении электрохимической реакции модули сигналов, измеряемых в интервалах it, и at , ut и ui и т.д. (фиг. 4), отличаются хотя коменты времени, соответствующие д{;, и fitg it т.д., достаточно близки, ти отличия тем больше, чем ближе потенциал поляризации приближается к потенциалу пика. Эта разница оказывается значительной для необратимо восстанавливающихся деполяризаторов, у которых наблюдается значительное снижение или повышение пиков тока при пода-че импульсов обратной полярности. Как известно, высоты пиков вольтамперограмм необратимо восстанавливающихся веществ примерно на порядок меньше пиков обратимо восстанавливающихся веществ.

Однако в предлагаемом способе, когда измеряется алгебраическая сумма двух разнополярных-сигналов, сигналы обратимых и необратимых процессов оказываются одного порядка.

Ток емкости двойного слоя при действии импульсного напряжения, достигнув максимума, быстро снижается по закоjjy --Ь/RC J,дg 1; текущее время,

311

R - омическое сопротивление в цепи ячейки, С - емкость двойного слоя (фиг. 3). Емкость двойного слоя в интервале времени действия одного двуполярного импульса почти не изменяется. Поэтому сумма двух разнополярных емкостных токов, измеренных в интервалах времениЛь и itj Ai и т.д;, будет равна практически нулю, даже, если в моменты начала измерения тока ячейки во время действия полупериода

87063

импульса абсолютное значение ёмкостного тока не будет равно нулю. Токи вызванные положительным и отрицательным полупериодйм одного двупо5 лярного импульса, вьщеленные в интервалы времени д , и Aij ii и т.д., алгебраически суммируются, полученный сигнал после усиления регистрируется как зави 0 симость импульсной компоненты тока от напряжения поляризации.

СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ, заключающийся в том, что к электрохимической ячейке прикладывают поляризующее напряжение, включающее развертку напряжения и импульсное напряжение с большой скважностью, и измеряют ток электрохимической ячейки в интервале времени, меньшем длительности импульса, отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности определения концентрации необратимо восстанавливающихся веществ за счет использования ассимметрии реакций на импульсы различной полярности, импульсное напряжение задают в виде последовательности (Л симметричных и разнополярных импульсов с нулевым интервалом времени между ними. чнп нач

изм

Фиг.З

:п

7

Фи&.Ц