Кислородный электрод

.8087 А 5 р С 25 ГОсудАРстВенный нОмитет сссРйо делАм изотаетений и ОтнРытга САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 8 ИДЕТЕЛЬСТ СН А У 18кая, Свич и ДВарфо- А.И. ЯроАН СССР трод п тво СССР1972(21) . (22) (46) (72) ломе поло (71) (53) 2791581/23-2602.07.7915.05.85. Бюл В.А. Богдановев, М.Р. Тарасв Институт элек 542.8(088,8)(54) (57) 1. КИСЛОРОДНЬЙ ЭЛЕКТРОД,включающий углеродистую подложку снанесенным на нее катализатором,отличающийся тем, что,с целью повьппения активности электрода в нейтральных средах, в качестве катализатора используют ферментлакказу.2. Кислородный элек о п. 1,отличающийся оиспользуют углеродистуюс поверхностью 100-250 м/г,Изобретение относится к электрохимии, а именно к созданию электродов для электрохимических ячеек,и может быть использовано для электродов электрохимических датчиковна кислород.Известен кислородный электрод,включающий углеродистую подложку снанесенным на нее катализатором -органическим комплексом металла,а именно полимером фталоцианинакобальта или железа 113Недостатком известного кислородного электрода является его низкая,.активность в нейтральных сре-дан.Цель изобретения - повышение активности электрода в нейтральныхсредах,Поставленная цель достигается 20кислородным электродом, включающимуглеродистую подложку с нанесеннымна нее катализатором, причем в качестве катализатора используют фермент - лаккаэу. 25Данный электрод изготавливаютпутем погружения углеродистой под-ложки, например сажи, с поверхностью 100-250 м/г в раствор лакказыс концентрацией 10 - 10 моль/л щ-3 -6при рН 4,5 - 5,5.Лакказа (п-дифенол:О - оксидоредуктаза, ФК 1.Ю.З.2.) являетсяокислительно-восстановительным ферментом. Молекула лакказы имеетмолекулярный вес около 60 000 ивыделена из грибков. В состав активного центра лаккаэы входит 4 атома меди, связанных с белковой глобулой. Лакказа является весьма стабильным ферментом н может хранитьсяв нейтральных буФерных растворах втечение нескольких месяцев. Приадсорбционной иммобилизации, которая протекает необратимо, лаккаэасохраняет около 203 активности, астабильность возрастает,10 1В качестве подложки для адсорбционной иммобилизации могут быть нс- фф польэованы пирографит, стеклоуглерод, уголь и сажа, однако наибольшее значение стационарного потенциала устанавливается на электроде из сажи. Значения стационарных потенциа- ээ лов в атмосфере кислорода составля- . ют 1,05, 1,08, 1,1 О и 1,20 В соответственно. На электроде прототипа . максимальное значение потенциала . составляет 0,8 В.Электрод готовят следующим образом.На пирографитовый стержень (диаметр 1 мм, длина 15 мм) наносят сажу (100 м /г) в смеси со фторопластовым лаком и ацетоном. Вес фторопласта составляет 153 от веса сажи(4-5 мг). Полученный электрод погружают в раствор лакказы в 0,15 М ацетатном буферном растворе с рН 5,0. Концентрация лакказы составляет 5 10 моль/л. Адсорбцию лакказы проводят в течение 24 ч при комнатной температуре.Стационарный потенциал такого электрода составляет 1,2 В, что близко к равновесному потенциалу кислородного электрода. Полученный электрод испытывают в ацетатном буферном растворе (0,3 М) с рН 5,0 при плотности тока 180 мкА/см , В течение 50 ч работы при указанной плотности тока потенциал электрода уменьшился на 103 относительнопотенциала начала поляризации, и составил 1,11 В. (Все значения потенциалов приведены относительноводородного электрода в том же растворе).Выбор в качестве носителя сажи обусловлен тем, что сажа с поверхностью 100-250 м /г обладает высокой емкостью по белку. Увеличениеповерхности носителя не приводитк увеличению емкости по белку из-затого, что поры с малым диаметромо(менее 100 А) недоступны для адсорбции белка, Сажа с поверхностью менее 100 м /г имеет малую емкостьйпо белку.Адсорбцию фермента осуществляютиэ раствора с концентрацией 10 10 моль/л. Нижний предел концентрации обусловлен малой скоростью адсорбции белка на электрод из разбавленного раствора, а верхний - пределом растворимости фермента. Оптимальные значения рН составляют 4,5-5,5, потому что именно в этой области рН фермент (лакказа) обладает наибольшей стабильностью и активностью.Основные преимущества предложенного кислородного электрода: 1. Впервые реализован равновесный кислородный потенциал на электроде,877980 Тежред Ж, Кастелевич Корректор С. Иекмар Редактор С. Титова Заказ 2853/4 Тираж б 37 Подписное ВНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3в нейтральном растворе . Потенциал, устанавливающийся на электродах, активированных органическими комплексами по прототипу на 0,4 В отрицательнее.2. Электровосстановление кислорода на данном электроде протекает при потенциалах на 0,4 В более положительных, чем на электродах прототипа. Следует также отметить, что в присутствии лакказы электровостановление кислорода протекает непосредственно до воды, минуя промежуточное образование перекиси водорода.3. Важной особенностью кислородного электрода на основе лакказы является его селективность по отношению к кислороду, что позволяет рекомендовать его для использования.10 в электрохимических датчиках накислород.