Вольтамперограф Советский патент 1991 года по МПК G01N27/48 

Фиг. I

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению и может быть использовано в измерительной аппаратуре в аналитической химии.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет улучшения разрешения вольтамперограмм по потенциалам.

На фиг. 1 дана блок-схема вольтампе- рографа; на фиг. 2 - возможные варианты выполнения рабочего и дополнительного электродов датчика.

Вольтамперограф содержит источник 1 поляризующего напряжения, датчик 2. преобразователь 3 ток-напряжение, говто- ригель 4 напряжения, задатчик 5 напряжения и регистрирующее устройство 6. На фиг. 1 обозначены вспомогательный электрод 7 1, электрод 7.2 сравнения, рабочий электрод 7.3, дополнительный электрод 7.4 датчика 2, представляющего электролитическую ячейку.

Преобразователь 3 ток-напряжение выполнен на операционном усилителе 8 с магазином 9 резисторов.

Повторитель 4 напряжения реализуется на операционном усилителе 10.

Задатчик 5 напряжения может быть выполнен в виде переменного резистора, подключенного к источнику постоянного напряжения.

Вольтамперограф работает следующим образом.

К вспомогательному электроду 7.1 датчика 2 относительно рабочего электролч 7.3 приложено поляризующее (как правило линейно изменяющееся) напряжение с источника 1. Ток, протекающий при этом через датчик 2, имеет характерные максимумы (пики), расположение которых на оси потенциалов соответствует определенным компонентам раствора, а высоты - концентрациям этих компонентов. Электрод 7 2 сравнения служит для компенсации объемного сопротивления исследуемого раствора. На выходе преобразователя 3 появляется напряжение, пропорциональное току рабочего электрода 7.3, которое регистрируется устройством 6. Задатчик 5 на выходе повторителя 4 устанавливает напряжение, равное нулю. При этом потенциалы рабочего и дополнительного электродов 7.3 и 7.4 равны нулю.

В основе работы вольгамперографа лежит следующий механизм возникновения пиков.

Напряжение, изменяясь, достигает величины, при которой начинается восстановление ионов данного видч. Возникает нарастающий ток восстановления, восстанавливаются ионы, расположенные э непосредственной близости от поверхности

рабочего электрода и их концентрация в этой области падает до . Образуется градиент концентрации и начинается диффузия ионов из обьема электролита к поверхности рабочего электрода, а так как скорость диффузии мала, количество восстанавливающихся ионов начинает падать и происходит спад тока по закону t

Если объем электролита мал (соизме0 рим с размерами рабочего электрода 7 3), то время спада уменьшается, так как все ионы данного вида быстро восстанавливаются и их концентрация падает до нуля. То же самое происходит, если кзким-то образом ог5 раничить диффузию ионов к рабочему электроду 7.3 из обьема. Такую роль выполняет дополнительный эл°ктрод 7.4.

При нарастании поляризующего напряжения на электроде 7.1 в момент, предшеству0 ющий начачу восстановления анализируемого сомпонета, концентрация его ионов у поверхностей рабочего и дополнительного электродов 7.3 и 7.4 одинакова. По мере дальнейшего нарастания потенциала вспо5 могательного электрода 7.1 начинается восстановление анализируемого компонента в растворе и плотность токов рабочего и дополнительного электродов 7.3 и 7 4 аозрнстает одинаково до тех пор пока дополнительней

0 электрод 7 4 не снизит концентрацию ионоп анализируемого компонента в области оа- бочего электрода 7.3. Э;о происходит потому, что на дополнительном электроде 7 осуществляется восстановление ионов

5 и обеднение ионами прос.рэнствг, окружающего рабочий электрод 7.3, и на нем восстанавливаются только иочы, расположенные в непосредственной близости. Таким образом, дополнительный электрод 7.4, препятствуя

0 диффузии ионов анализируемого компонента исследуемого раствора в область рабочего электрода 7.3, ускоряет спад диффузионного тока и делает пик тока компонента более узким и симметричным. Если в небольших

5 пределах изменять сдвиг потенциала на дополнительном электроде (в интервале напряжений от потенциала начала восстановления до потенциала максимума тока рабочего электрода, равном 60 - 70 мВ), то время спада изменяется. При этом возможно уменьшение максимального значения

тока что компенсируется подбором величины сдчмз.

Дополнительный электрод 7.4 датчика 2 может Оыгь выполнен в виде кольца, сетки, втулки и т. п. из металлов, стойких к иссле0 дуемому электролиту, не загрязняющих его и хорошо поляризующихся компонентами исследуемого раствора. Этот электрод 7.4 располагается так чтобы рабочий электрод

7.3 (микроэлектрод в виде ртутной капли, диска, амальгамированного электрода), оказался внутри его объема (фиг. 2). Размеры внутренней зоны дополнительного элек1 рода 7.4 должны стремиться к размерам электрода 7.3, что определяет эффективность вольтамперографа.

Таким образом, в вольтамперографе повышена точность измерений по сравнению с прототипом.

Формула изобретения Вольтамперограф, содержащий источник поляризующего напряжения, первый и

0

5

второй выходы которого соединены соответственно с вспомогательным электродом и электродом сравнения датчика, рабочий электрод которого через преобразователь то - напряжение подключен к входу регистрирующего устройства, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счзт улучшения разрешения вольтамперограмм по потенциалам, в вольтамперограф введены соединенные последовательно чадатчик напряжения, повторитель напряжения и дополнительный электрод датчика, установленный вокруг рабочего электрода датчика.

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению, использование которого в измерительной аппаратуре в аналитической химии позволяет повысить точность измерении за счет улучшения разрешения вольтамперограмм по потенциалам. Вольтамперограф содержит источник 1 поляризующего напряжения, датчик 2 с вспомогательным электродом 7 1, электродом 7 2 сравнения и рабочим электродом 7.3, преобразователь 3 ток-напряжение и регистрирующее напряжение 6. Благодаря введению задатчика 5 напряжения, повторителя 4 напряжения и дополнительного электрода 7.4, установленного вокруг рабочего электрода 7.3 датчика 2 и препятствующего восстановлению ионов исследуемого компонента раствора (электролита) на рабочем электроде 7 3, пик тока исследуемого компонента становится более симметричным 2 ил. Ё