Цель работы состояла в определении оптимальных значений диаметра и массы углеродных нанотрубок (УНТ) в нафионсодержащей модифицирующей пленке для получения наилучших электрохимических и аналитических характеристик толстопленочных углеродсодержащих электродов (ТУЭ). В ходе работы синтезированы многостенные УНТ со средним диаметром dср ≈ 23 нм методом каталитического пиролиза этанола и проведена кислотная очистка полученного материала от металлических частиц катализатора и других модификаций углерода. Аналогичным способом обработаны коммерческие УНТ с dср ≈ 147 и 16 нм от Sigma-Aldrich. Успешно изготовлены 36 типов ТУЭ без УНТ и на основе УНТ в условиях варьирования массового содержания УНТ в диапазоне MУНТ = 0,3-10,0 мкг на поверхности ТУЭ. Аттестация поверхностей электродов проведена методами оптической и электронной микроскопии. Изучены электрохимические характеристики изготовленных ТУЭ методами циклической вольтамперометриии и импедансной спектроскопии. Выполнено определение ионов железа (III) в модельном растворе методом адсорбционной инверсионной вольтамперометрии. Установлены оптимальные значения среднего диаметра УНТ dср ≥ 23 нм и массы УНТ MУНТ = 5,0-10,0 мкг на поверхности ТУЭ для получения наилучших электрохимические и аналитические характеристики. Разработанные ТУЭ на основе УНТ могут применяться для определения ионов тяжелых металлов в реальных водах с концентрацией меньшей предельно-допустимых значений, установленных нормативными документами. / The aim is to determine the optimal values of the diameter and weight of carbon nanotubes (CNT) in modifier film containing Nafion for the best electrochemical and analytical characteristics of the thick film of carbon-containing electrodes (TFCE). Multi-walled CNT with an average diameter dav ≈ 23 nm were synthesized by the catalytic pyrolysis of ethanol and purified from the metal catalyst particles and other modifications of carbon, using mixture of concentrated sulfuric and nitric acids. Commercial CNT with dav ≈ 147 and 16 nm from Sigma-Aldrich were treated by a similar procedure. The batch of 36 types of TFCE without CNT and based on CNT varied by weight of CNT (MCNT) on TFCE surface in the range of 0,3-10,0 μg was made. The electrode surfaces were studied by optical and electron microscopy. The electrochemical characteristics of obtained TFCE by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy were investigated. The detection of Fe (III) ions in a model solution was carried out by adsorptive stripping voltammetry. The optimal values of the average diameter of CNT dav ≥ 23 nm and a weight of CNT on TFCE surfaces MCNT = 5,0-10,0 μg were determined. These parameters allow us to reach the best electrochemical and analytical characteristics of modified TFCE. Developed TFCE based on CNT may be used for the detection of heavy metal ions in real water with a concentration of less maximum permissible values, established by regulations.

Объектом исследования служило лекарственное вещество 5-метил-6-нитро-7-оксо-1,2,4-триазоло[1,5-а] пиримидинид аргинина моногидрат с условным названием «Триазид» (ТД). Цель работы: разработка чувствительного электрохимического сенсора для количественного определения лекарственного вещества 5-метил-6-нитро-7-оксо-1,2,4-триазоло[1,5-а] пиримидинид аргинина моногидрата. Показана возможность применения толстопленочных углеродсодержащих электродов для вольтамперометрического определения исследуемого вещества. Изучено влияние модифицирования поверхности толстопленочных электродов на их электрохимические характеристики для количественного определения лекарственного вещества в испытуемом растворе методами циклической вольтамперометрии, прямой вольтамперометрии в квадратно-волновом режиме, спектроскопии электрохимического импеданса и сканирующей электронной микроскопии. Исследовано влияние срока хранения электрохимического сенсора для количественного определения ТД методом прямой вольтамперометрии в квадратно – волновом режиме и спектроскопии электрохимического импеданса. Выбран чувствительный электрохимический сенсор для количественного определения ТД. Выполнена статистическая обработка результатов анализа. Проведено вольтамперометрическое определение ТД в фармацевтической субстанции «Триазид». Согласно ОФС.1.1.0012.15 и ОФС ОФС.1.1.0013.15 Государственной Фармакопеи РФ XIII издания, был сделан вывод о соответствии аналитической методики количественного определения ТД в фармацевтической субстанции «Триазид» заявленным критериям приемлемости. / The object of the study was the drug 5-methyl-6-nitro-7-oxo-1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidinide arginine monohydrate with the code name «Triazid» (TD). Objective: development of a sensitive electrochemical sensor for the quantitative determination of the medicinal substance 5-methyl-6-nitro-7-oxo-1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidinide of arginine monohydrate. The possibility of using thick-film carbon-containing electrodes for voltammetric determination of the test substance is shown. The effect of modification of the surface of thick-film electrodes on their electrochemical characteristics was studied for the quantitative determination of the drug in the test solution by the methods of cyclic voltammetry, direct voltammetry in the square-wave mode, electrochemical impedance spectroscopy, and scanning electron microscopy. The influence of the shelf life of an electrochemical sensor for the quantitative determination of TD by direct voltammetry in a square-wave mode and electrochemical impedance spectroscopy has been investigated. A sensitive electrochemical sensor was selected for the quantitative determination of TD. Statistical processing of the analysis results has been performed. Voltammetric determination of TD in the pharmaceutical substance «Triazid» was carried out. According to OFS.1.1.0012.15 and OFS OFS.1.1.0013.15 of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation of the XIII edition, it was concluded that the analytical method for quantitative determination of TD in the pharmaceutical substance «Triazid» meets the stated acceptance criteria.

Синтезированы мемристорные сэндвич-структуры Zr/ZrO2-nt/Au диаметром 140 мкм на основе нанотубулярного слоя диоксида циркония толщиной 1.7 мкм и внутренним диаметром нанотрубок 55 нм. Проведена аттестация образцов методами сканирующей электронной и конфокальной микроскопии. Исследованы вольт-амперные характеристики полученных устройств в статическом и импульсном режимах резистивного переключения. Определены параметры резистивного переключения. Установлены механизмы проводимости, доминирующие в различных состояниях структуры. Продемонстрирована возможность формирования квантовых филаментов, состоящих из кислородных вакансий, в оксидном слое. Показана перспективность применения данных структур в качестве мемристорных элементов памяти. / Memristor Zr/ZrO2-nt/Au structure based on the zirconium oxide nanotubular layer with the thickness of 1.7 μm and the nanotubes inner diameter of 55 nm was synthesized. Attestation of the samples was performed with the methods of scanning electron and confocal microscopy. Current-voltage curves of the fabricated devices in static and pulsed modes of resistance switching were studied. Conduction mechanisms that dominate in different structure states were established. The formation of quantum filaments which consist of oxygen vacancies was shown to be possible in the oxide layer. The perspective of using these structures as memristor memory elements was shown.