Name: Dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Leer dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen met chronopotentiometrie zonder stabiele referentie-elektrode. Deze methode is ideaal voor langdurige monitoring in betonstructuren.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk maakt deel uit van het STW project "Integrale oplossing voor duurzame constructie (IS2C, Fleur van Rossem voor haar ondersteuning tijdens de chipfabricage, Justyna Wiedemair voor het chipontwerp en Allison Bidulock voor haar ondersteuning tijdens de manuscriptvoorbereiding.

1. Chip Fabrication Opmerking: De chip bestaat uit een Ag / AgCl werkende elektrode (WE), een Ag / AgCl pseudo-referentie-elektrode (pseudo-RE) en een platina tegenelektrode op een glazen chip. Het zilver metaal wordt afgezet op een glazen chip, met standaard cleanroom verwerkt 16. Vervolgens chloridized in 0,1 M FeCl3 oplossing 30 seconden een AgCl-laag op het oppervlak vormen. De Ag / AgCl WE (oppervlak = 9,812 mm 2) is gelegen in het centrum, omringd door de Ag / AgCl pseudo-RE zoals weergegeven in figuur 1. <ol><li> Stort het zilver metaal op glas om een ​​vlakke zilveren elektrode te vormen. De stap-voor-stap-chips in een cleanroom wordt als volgt gegeven: <ol><li> Lithografie <ol><li> Voor wafer reiniging, dompel de glazen wafer eerst in conc. HNO 3 bad één organische verontreinigingen in 1 M KOH verwijderen en het oppervlak reinigen. </li><li> Breng een positieve fotolak (200 nm dik) aan dewafer door spincoating en voorbakcellen de resist bij 95 ° C gedurende 15 minuten. </li><li> Expose de wafer aan UV-licht gedurende 5 seconden door een glazen masker. </li><li> Ontwikkelen van de fotoresist in de ontwikkelaar oplossing. Dit zal het glasoppervlak waarin elektroden worden aangebracht en de resterende ruimte wordt onder het blootgestelde resist bloot. </li></ol></li><li> glas Etsen <ol><li> Dompel de ontwikkelde glazen wafeltje KOH bad aan het blootgestelde oppervlak van het glas etsen. </li></ol></li><li> Metal Deposition (sputteren) <ol><li> Borg zilver metaal op de blootgestelde glasoppervlak. <ol><li> Eerste storting een 20 nm titanium (Ti) laag (door sputteren) als een hechtlaag voor glas. </li><li> Stort dan 70 nm palladium (Pd) laag (door sputteren) als een diffusiebarrière tussen zilver en Ti. </li><li> Tot slot stort 500 nm van zilver metaal. Dit is de dikte van het afgezette metaal. Het gebied van de werkende elektrode 4 mm 2. </li><li> Verwijder de remaining weerstaan ​​door lift-off proces in een aceton bad. </li></ol></li><li> Snijd de wafer in de enkele chip grootte. De chip is nu worden chloridized een on-chip Ag / AgCl elektrode. </li></ol></li></ol></li><li> Plaats de chip in een in-house ontworpen polytetrafluorethyleen chip houder, zie figuur 1. De houder biedt gemakkelijke elektrische verbindingen via push-pins (of veerpinnen) en bevat een elektrochemische cel. </li><li> Chloridize de zilverelektrode een Ag / AgCl elektrode op de chip te vormen. Daarvoor giet 0,1 M FeCl3 oplossing in de cel voor 30 sec. of tot aan de zilveren kleur van de elektrode wordt donker grijs. Langere onderdompeling is niet kritisch, terwijl kortere onderdompeling tijd kan leiden tot geen afzetting van Ag / AgCl. </li><li> Spoel de chip met gedeïoniseerd water om de resterende FeCl3 .De chip schoon is nu klaar voor gebruik voor de chronopotentiometric meting. </li></ol>2. Elektrolyt Voorbereiding Opmerking: De elektrolyten werden bereid met verschillende concentraties kalium chloride in 0,5 M KNO 3. <ol><li> Bereid 50 ml 50 mM KCl elektrolytoplossing voorraadoplossing (0,186 g KCl in 50 ml oplossing). </li><li> In dezelfde oplossing voeg 2,52 g KNO3 een 0,5 M KNO 3 achtergrondelektrolyt vormen. </li><li> Houd de uitgangsconcentratie van chloride tot nul en KNO 3-0,5 M. Met andere woorden voeg 2,52 g KNO3 in een 50 ml gedeïoniseerd water. </li><li> Voeg 50 mM KCl het chloride concentratie verhogen (van 1 mM tot 6 mM) van de elektrolyt, systematisch, zoals in de volgende stappen. <ol><li> Voeg 100 ul van 50 mM KCl in een 4,9 ml 0,5 M KNO 3 om 1 mM [CL]. </li><li> Voeg 104 ul van 50 mM KCl oplossing in de oplossing van stap 2.4.1 om 2 mM [CL]. </li><li> Voeg 108,41 ul van de 50 mM KCl oplossing in de solution van stap 2.4.2 tot 3 mm [CL] te krijgen. </li><li> Voeg 113,19 ul van de 50 mM KCl oplossing in de oplossing van stap 2.4.3 tot 4 mm [CL] te krijgen. </li><li> Voeg 118,2 ul van de 50 mM KCl oplossing in de oplossing van stap 2.4.4 te krijgen 5 mM [CL]. </li><li> Voeg 123,3 ul van de 50 mM KCl oplossing in de oplossing van stap 2.4.5 om 6 mM [Cl]. </li></ol></li></ol> 3. Experimentele Setup Opmerking: De metingen werden uitgevoerd met een potentiostaat (Biologic Science Instruments, Frankrijk). <ol><li> Plaats de chip in de chip houder en sluit de overeenkomstige aansluiting van de potentiostaat. </li><li> Sluit de werkelektrode aansluiting van de potentiostaat de Ag / AgCl elektrode. </li><li> Sluit de referentie-elektrode-aansluiting van de potentiostaat ander Ag / AgCl elektrode. </li><li> Sluit de tegenelektrode aansluiting van de potentiostaat de platina elektrode. </li><li> Plaats de complete experiment setup in een kooi van Faraday om omgevingsgeluid te voorkomen. </li></ol> 4. Instrument Operationele Instellingen Opmerking: De operationele parameters van de elektrochemische cel worden via de gebruikersinterface van de potentiostaat. De mogelijke respons van de Ag / AgCl WE tijdens een aangebrachte stroompuls wordt gemeten voor verschillende concentraties van chloride-ionen. <ol><li> In de potentiostaat programma, opent u de techniek chronopotentiometry en stel de operationele parameters. <ol><li> Stel de volgende parameters volgens de eisen: <ol><li> (I s) </li><li> Tijdstip van toegepaste stroom (ts) </li></ol></li><li> Begin deze techniek door te klikken op de afspeelknop in het potentiostaat programma. Opmerking: De potentiostaat programma toont de mogelijke respons als functie van tijd onder de toegepaste stroompuls. </li></ol></li></ol> 5. Metingen en Data Analysis <ol><li> Teken de ijkcurve van de overgangstijd vs. CL ion-concentratie in elektrolyt. <ol><li> Wijzig de CL-concentratie in de KCl elektrolyt, systematisch. <ol><li> Start de meting met 5 ml 1 mM KCl met 0,5 M KNO 3 achtergrondelektrolyt in de elektrochemische cel. </li><li> Start de chronopotentiometric experiment met de potentiostaat en een stroom van 10 mA / cm -2 voor 10 seconden toegepast en de gegevens. </li><li> Systematisch veranderen de concentratie tot 6 mm met stappen van 1 mm en herhaal de metingen. </li></ol></li><li> Sla de gemeten gegevens als a.mpt bestand en het bestand in de gegevensverwerking programma te analyseren. <ol><li> Analyseer de gegevens met behulp van een intern ontwikkelde gegevensverwerking programma om de eerste afgeleide van de mogelijke respons te berekenen en bereken de piek van de eerste afgeleide. De piek van de eerste afgeleide de overgangstijd. Opmerking: De complete kabeljauwing van gegevensverwerking programma is opgenomen in de aanvullende informatie van Abbas et al., 2014. </li></ol></li><li> Herhaal de meting driemaal met het interval van 1 uur elk. </li><li> Open alle gegevensbestanden van de in de gegevensverwerking programma en het berekenen van de overgang tijd voor elke meting. Detail stappen van de overgang tijd berekening is als volgt: <ol><li> Plot het potentiaalverschil vs. tijd verkregen uit de gegevensbestanden van chronopotentiometric meting. </li><li> Bereken de eerste afgeleide van de mogelijke reactie. </li><li> Geef het maximum van de eerste afgeleide en de tijd van het. Het tijdstip van de maximale eerste afgeleide is de overgangstijd. </li></ol></li><li> Voor de ijkcurve plot de vierkantswortel van de overgangstijd met betrekking tot de concentratie van Cl ionen. </li><li> Langs de gemeten data plot van de theoretische curve gebaseerd op het Zand vergelijking 25. Bereken de rug van de diffusie coefficseerde uit de gegevens plot. <ol><li> In de meetgegevens perceel tussen de overgangstijd en de [CL] nemen elk punt op de lijn en de waarde van de overgangstijd en de [CL] op te nemen. The Sand vergelijking wordt gegeven als: τ = (FC * / 2j (1-t Cl -)) 2 dn Hier, C * is de massa Cl ionenconcentratie, F de constante van Faraday, j is de stroomdichtheid, t Cl - transport wordt het aantal en D de diffusiecoëfficiënt. Verwaarlozing de t Cl - omdat het nul benadert voor een hogere achtergrond elektrolyt concentratie. </li><li> De enige overgebleven variabele in het Zand vergelijking in de diffusiecoëfficiënt; zet de waarde van de overgangstijd, de chloride concentratie en de toegepaste stroom in het Zand vergelijking verkrijgen van de waarde van de diffusiecoëfficiënt. </li></ol></li></ol></li><li> drift Measurement <ol><li> Giet 5 ml 1 mM de KCl in deelektrochemische cel. </li><li> In de potentiostaat, zet de toegepaste stroom te worden 10:00 -2 en de tijd tot 10 sec. </li><li> Meet de mogelijke respons voor 2 weken met drie metingen per dag met een interval van 3 uur tussen de metingen. </li><li> Vernieuwen de elektrolyt, dat wil zeggen, 1 mM KCl, elke dag voor het uitvoeren van de metingen. </li><li> Zet de overgangstijd meer dan twee weken van de metingen. De verandering in de overgangstijd per dag is de drift van de overgangstijd respons. </li></ol></li><li> Effect van de pseudo-referentie-elektrode op de overgang tijdmetingen Opmerking: Verschillende pseudo-referenties, zoals een Ag / AgCl draad, een platina draad en een staaldraad worden getest om de overgang tijd te meten. <ol><li> Pour 4 mM KCl elektrolyt in de elektrochemische cel. </li><li> Gebruik Ag / AgCl als een pseudo-referentie-elektrode en sluit deze aan op de referentie-elektrode aansluiting van de potentiostaat. Door anodische stroompuls de Cl &amp; #713; ionen worden uitgeput in de buurt van de Ag / AgCl werken elektrode. </li><li> Voer de chronopotentiometric meting door een stroomdichtheid van 15 Am -2 voor 10 sec. </li><li> Herhaal de meting met platina als pseudo-referentie-elektrode en de gegevens. </li><li> Herhaal de meting met stalen staaf als pseudo-referentie-elektrode en de gegevens. </li><li> Zet de gemeten overgangstijd voor diverse pseudo-referentie-elektroden gebruikt. </li><li> Herhaal de complete set van metingen met 5 mM KCl en plot de overgangstijd met behulp van verschillende pseudo-referentie-elektroden. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Page, C., Treadaway, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aspects+of+the+electrochemistry+of+steel+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Aspects of the electrochemistry of steel in concrete.</a> Nature. 297, 109-115 (1982).</li>
<li>Koleva, D. A., Hu, J., van Breugel, K., Boshkov, N., de Wit, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conventional+and+pulse+cathodic+protection+of+reinforced+concrete%3A+electrochemical+approach+and+microstructural+investigations%5BTitle%5D)+AND+%22ECS+Transactions%22%5BJournal%5D)">Conventional and pulse cathodic protection of reinforced concrete: electrochemical approach and microstructural investigations.</a> ECS Transactions. 1, 287-298 (2006).</li>
<li>Montemor, M., Simoes, A., Ferreira, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chloride-induced+corrosion+on+reinforcing+steel%3A+from+the+fundamentals+to+the+monitoring+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Cement+and+Concrete+Composites%22%5BJournal%5D)">Chloride-induced corrosion on reinforcing steel: from the fundamentals to the monitoring techniques.</a> Cement and Concrete Composites. 25, 491-502 (2003).</li>
<li>Wegen, G., Polder, R. B., Breugel, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guideline+for+service+life+design+of+structural+concrete%3A+A+performance+based+approach+with+regard+to+chloride+induced+corrosion%5BTitle%5D)+AND+%22Heron%22%5BJournal%5D)">Guideline for service life design of structural concrete: A performance based approach with regard to chloride induced corrosion.</a> Heron. 57 (3), (2012).</li>
<li>Yoon, I., Koenders, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+time+evolution+of+critical+chloride+content+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Structural+Durability+%26+Health+Monitoring%22%5BJournal%5D)">Theoretical time evolution of critical chloride content in concrete.</a> Structural Durability & Health Monitoring. 5, 275-294 (2010).</li>
<li>Du, R. G., Hu, R. G., Huang, R. S., Lin, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+measurement+of+Cl-concentrations+and+pH+at+the+reinforcing+steel%2Fconcrete+interface+by+combination+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">In situ measurement of Cl-concentrations and pH at the reinforcing steel/concrete interface by combination sensors.</a> Analytical Chemistry. 78, 3179-3185 (2006).</li>
<li>Angst, U., Elsener, B., Larsen, C. K., Vennesland, Ø <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potentiometric+determination+of+the+chloride+ion+activity+in+cement+based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Potentiometric determination of the chloride ion activity in cement based materials.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 40, 561-573 (2010).</li>
<li>Laferrière, F., Inaudi, D., Kronenberg, P., Smith, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+system+for+early+chloride+detection+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Smart+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">A new system for early chloride detection in concrete.</a> Smart Materials and Structures. 17, 045017(2008).</li>
<li>Tang, J. L., Wang, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+chloride-ion+concentration+with+long-period+grating+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Smart+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">Measurement of chloride-ion concentration with long-period grating technology.</a> Smart Materials and Structures. 16, 665(2007).</li>
<li>Kohri, M., Ueda, T., Mizuguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+a+near-infrared+spectroscopic+technique+to+estimate+the+chloride+ion+content+in+mortar+deteriorated+by+chloride+attack+and+carbonation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Advanced+Concrete+Technology%22%5BJournal%5D)">Application of a near-infrared spectroscopic technique to estimate the chloride ion content in mortar deteriorated by chloride attack and carbonation.</a> Journal of Advanced Concrete Technology. 8, 15-25 (2010).</li>
<li>Tripathi, S. R., Inoue, H., Hasegawa, T., Kawase, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+Inspection+of+Chloride+Ion+in+Concrete+Structures+Using+Attenuated+Total+Reflection+of+Millimeter+Waves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Infrared%2C+Millimeter%2C+and+Terahertz+Waves%22%5BJournal%5D)">Non-destructive Inspection of Chloride Ion in Concrete Structures Using Attenuated Total Reflection of Millimeter Waves.</a> Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 34, 181-186 (2013).</li>
<li>Abbas, Y., Olthuis, W., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+chronopotentiometric+approach+for+measuring+chloride+ion+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">A chronopotentiometric approach for measuring chloride ion concentration.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 188, 433-439 (2013).</li>
<li>Climent-Llorca, M. A., Viqueira-Pérez, E., Lòpez-Atalaya, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embeddable+Ag%2FAgCl+sensors+for+in-situ+monitoring+chloride+contents+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Cement+and+Concrete+Research%22%5BJournal%5D)">Embeddable Ag/AgCl sensors for in-situ monitoring chloride contents in concrete.</a> Cement and Concrete Research. 26, 1157-1161 (1996).</li>
<li>Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMyrdal%2C+R+%22The+electrochemistry+and+characteristics+of+embeddable+reference+electrodes+for+concrete%22">The electrochemistry and characteristics of embeddable reference electrodes for concrete</a>. , Woodhead Publishing. (2014).</li>
<li>Angst, U., Vennesland, Ø, Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+potentials+as+source+of+error+in+electrochemical+measurements+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">Diffusion potentials as source of error in electrochemical measurements in concrete.</a> Materials and Structures. 42, 365-375 (2009).</li>
<li>Abbas, Y., de Graaf, D. B., Olthuis, W., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((No+more+conventional+reference+electrode%3A+Transition+time+for+determining+chloride+ion+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">No more conventional reference electrode: Transition time for determining chloride ion concentration.</a> Analytica Chimica Acta. 821, 81-88 (2014).</li>
<li>Meyer, R. E., Posey, F. A., Lantz, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronopotentiometry+of+the+Ag%E2%88%92+AgCl+system+and+analysis+for+the+chloride+ion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electroanalytical+Chemistry+and+Interfacial+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Chronopotentiometry of the Ag− AgCl system and analysis for the chloride ion.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 19, 99-109 (1968).</li>
<li>Olthuis, W., Langereis, G., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+metrits+of+differential+measuring+in+time+and+space%5BTitle%5D)+AND+%22Biocybernetics+and+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">The metrits of differential measuring in time and space.</a> Biocybernetics and Biomedical Engineering. 21, 5-26 (2001).</li>
<li>Bakker, E., Bhakthavatsalam, V., Gemene, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+potentiometry%3A+robust+electrochemical+ion+sensor+concepts+in+view+of+remote+chemical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Beyond potentiometry: robust electrochemical ion sensor concepts in view of remote chemical sensing.</a> Talanta. 75, 629-635 (2008).</li>
<li>Olthuis, W., Bomer, J., Bergveld, P., Bos, M., Van der Linden, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iridium+oxide+as+actuator+material+for+the+ISFET-based+sensor-actuator+system%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Iridium oxide as actuator material for the ISFET-based sensor-actuator system.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 5, 47-52 (1991).</li>
<li>Bergveld, P., Eijkel, J., Olthuis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+protein+concentrations+with+chronopotentiometry%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Detection of protein concentrations with chronopotentiometry.</a> Biosensors and Bioelectronics. 12, 905-916 (1997).</li>
<li>Iwamoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Derivative+chronopotentiometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Derivative chronopotentiometry.</a> Analytical Chemistry. 31, 1062-1065 (1959).</li>
<li>Olthuis, W., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+design+of+the+coulometric+sensor-actuator+system+by+the+application+of+a+time-dependent+actuator+current%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Simplified design of the coulometric sensor-actuator system by the application of a time-dependent actuator current.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 7, 479-483 (1992).</li>
<li>Olthuis, W., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+coulometric+sensor-actuator+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microchimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Integrated coulometric sensor-actuator devices.</a> Microchimica Acta. 121, 191-223 (1995).</li>
<li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+methods%3A+fundamentals+and+applications%22">Electrochemical methods: fundamentals and applications</a>. , 2nd, Wiley and Sons. Hoboken. (2001).</li>
<li>Bakker, E., Bühlmann, P., Pretsch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+Membrane+Ion-Selective+Electrodes-What+are+the+Limits%3F+%5BTitle%5D)+AND+%22Electroanalysis%22%5BJournal%5D)">Polymer Membrane Ion-Selective Electrodes-What are the Limits? </a> Electroanalysis. 11, 915-933 (1999).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De overgang is het moment van de verbuiging; het theoretisch onafhankelijk van de referentiepotentiaal dwz, de referentie-elektrode. Derhalve geen metalen draad kan worden gebruikt als een pseudo-referentie-elektrode voor overgangstijd metingen. In tegenstelling tot de bestaande potentiometrische meting van chloride-ionen in beton maakt deze werkwijze een langdurige en ijking meting. Bovendien de gevoeligheid en het detectiebereik van concentratie kan worden ingesteld door aanpassing van de toegepaste stroompul...

Een chloride-ion sensorgebaseerde op de overgang tijdmeting van een Ag / AgCl-elektrode wordt gepresenteerd. Doel is de inherente afwijkingen tijdens de langdurige continue bewaking van de chloride-ionen in de elektrolyt te voorkomen. Chronopotentiometric meting, die een dynamische meting benadering van een Ag / AgCl-elektrode wordt gebruikt voor dit doel. Hier een mate van verandering van vermogen van een Ag / AgCl elektrode wordt gemeten tijdens een stimulus (galvanostatische puls). Het voordeel van deze benadering is aangetoond door ontwijkt de vloeistof-junctie referentie-elektrode en in plaats daarvan gebruik van een metalen draad als een pseudo-referentie-elektrode, waardoor deze de detectie van Cl ionen concentratie lange tijd (jaren) en in situ toepassingen, zoals meting in betonconstructies. Chloride-ionen in betonconstructies is een van de belangrijkste oorzaken van afbraak 1,2. Het initieert putcorrosie in het wapeningsstaal eennd resulteert in de uiteindelijke falen van de structuur 3. Daarom meten Cl ionen in beton is onvermijdelijk om de levensduur en onderhoudscyclus van een constructie 4,5 voorspellen. Verschillende detectie principes zijn gerapporteerd voor chloride-ionen meting beton zoals elektrochemische 6,7, 8,9 optische en elektromagnetische 10,11. Echter, optische en elektromagnetische methoden volumineuze opstellingen, moeilijk te integreren als zelfstandig systeem en problemen met selectiviteit 12 hebben. In elektrochemische techniek potentiometrische meting van een Ag / AgCl-elektrode is de stand van de techniek aanpak 6,7,13. Ondanks veelbelovende resultaten, deze benadering is beperkt tot laboratoriumschaal meten aangezien de afwijkingen in referentiepotentiaal en verspreiding potentiaaldaling leidt tot gebrekkige gegevens 14,15. Een overgangstijd aanpak op basis van de dynamische elektrochemische meting (DEM) kan het probleem verminderen als gevolg van mogelijkedrift 16. In de DEM, is de reactie van een systeem om een toegepaste prikkel gemeten 17-19. Het voorbeeld van een dergelijk systeem is chronopotentiometry. Hier een toegepaste stroompuls wordt gebruikt als een stimulans afbrekende ionen nabij het elektrodeoppervlak en de bijbehorende potentiaal respons wordt gemeten. Een anodische stroom bij een Ag / AgCl-elektrode initieert een Faraday-reactie (Ag + CL <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/53312/arrow.jpg" /> AgCl + E) resulteert in een uitputting van de CL-ionen in de buurt van de elektrode oppervlak. De potentiële is een functie van de toegepaste stroom en de concentratie van de (selectieve) -ionen in het elektrolyt 12,20. Momenteel deze ionen afbreken volledig de elektroden oppervlak de veranderingssnelheid potentiële stijgt snel, waardoor een buigpunt 21. Het buigpunt op de potentiaalvrije time respons curve (chronopotentiogram) geeft de overgangstijd en kan worden bepaald uit demaximum van de eerste afgeleide van de potentiële respons 22. De overgangstijd is een kenmerk van de ionenconcentratie. Deze benadering is gebruikt om verschillende ionen concentratie 17 en de pH van elektrolyten 23,24 bepalen. Bij een Ag / AgCl-elektrode als werkelektrode (waaraan stroom wordt toegepast) het afbreken ionen zullen chloorionen 17. Daarom is het meten van de overgangstijd zal zijn concentratie te bepalen.

<table><tbody><tr><td>Platinumdraad (&ge;99.99% sporenmetalen)</td><td>Sigma Aldrich, Nederland</td><td>EP1330-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumchloride (BioXtra, &ge;99,0%)</td><td>Sigma Aldrich, Nederland</td><td>P9333-500G</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumhydroxide (90% puur reagentiakwaliteit)</td><td>Sigma Aldrich, Nederland</td><td>484016-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Ferric chloride&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, Nederland</td><td>451649-1G</td><td></td></tr><tr><td>kaliumnitraat (>99% reagentiakwaliteit)&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, Nederland</td><td>P6083-500G</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl vloeibare junctie referentie-elektrode&nbsp;</td><td>BASi, USA</td><td>model MF-2079</td><td></td></tr><tr><td>VSP potentiostaat</td><td>Biologic Science Instruments, Frankrijk</td><td>VSP 300</td><td></td></tr><tr><td>Staaldraad</td><td>Microlab TU Delft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zilverdraad&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, Nederland</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dit protocol beschrijft de dynamische meting van chloride-ionen met behulp van de overgangstijd van een zilver-zilverchloride (Ag/AgCl) elektrode. De zilver-zilverchloride elektrode wordt veel gebruikt voor potentiometrische meting van de concentratie van chloride-ionen in elektrolyt. Bij deze meting is langdurig en continu bewaken beperkt vanwege de inherente drift en de vereiste van een stabiele referentie-elektrode. We gebruikten de chronopotentiometrische benadering om de drift te minimaliseren en het gebruik van een conventionele referentie-elektrode te vermijden. Een galvanostatische puls wordt toegepast op een Ag/AgCl elektrode die een faradische reactie initieert die de Clˉ ionen in de buurt van het elektrodeoppervlak vermindert. De overgangstijd, dat is de tijd om de ionen in de buurt van het elektrodeoppervlak volledig te verminderen, is een functie van de ionenconcentratie, gegeven door de Nernst-vergelijking. De vierkantswortel van de overgangstijd staat in lineaire relatie met de chloride-ionconcentratie. De drift van het antwoord over twee weken is verwaarloosbaar (59 µM/dag) bij het meten van 1 mM [Clˉ] met behulp van een stroompuls van 10 Am-2. Dit is een dynamische meting waarbij het moment van overgangstijd het antwoord bepaalt en dus onafhankelijk is van het absolute potentieel. Elke metalen draad kan worden gebruikt als pseudo-referentie-elektrode, waardoor deze benadering haalbaar is voor langdurige meting binnen betonconstructies.

De Ag / AgCl elektrode wordt vervaardigd op een glazen chip (Figuur 1) met behulp van een standaard cleanroom proces. De chronopotentiometric meetopstelling (Figuur 2) werd gebruikt en de reactie werd gemeten met een potentiostaat. Om het effect van Cl ionenconcentratie de overgangstijd voldoen worden oplossingen die 4, 5 en 6 mM Cl ionen in een 0,5 M KNO 3 achtergrond gemeten (figuur 3). De kalibratiecurve van de vierkantswor...

Dynamische meting van chloride-ionen wordt gepresenteerd. De overgangstijd van een Ag/AgCl-elektrode, tijdens een chronopotentiometrische techniek, kan de concentratie van chloride-ionen in elektrolyt geven. Deze methode vereist geen stabiele conventionele referentie-elektrode.

Dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

Het algemene doel van dit experiment is om de meting van de chloride-ionconcentratie in een waterige elektrolyt te demonstreren met behulp van een chronopotentiometrische techniek, wat een dynamische meetmethode is die geen langdurig stabiele referentie-elektrode vereist. Deze techniek helpt ons bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van de elektrochemie en concrete toepassingen, zoals het meten van de chloride-ionconcentratie in beton.De ontwikkeling van deze technologie is zeer relevant voor de toekomstige toepassing van het detecteren van chloride-ionconcentraties in beton. Immers, alleen met deze technologie kunnen we in de toekomst sensoren maken die over een lange periode metingen in beton kunnen uitvoeren. Voordat u met deze procedure begint, dient u zilvermetaal op een glazen chip aan te brengen om een planaire zilverelektrode te vormen.Plaats de strip in een houder van polytetrafluoroethyleen, die over elektrische verbindingen beschikt en een elektrochemische cel bevat. Om de zilverelektrode te chlorideren en zo een zilver/zilverchloride-elektrode op de chip te vormen, giet een 0,1 M ijzerchloride-oplossing in de cel totdat de zilverkleur van de elektrode donker

dynamic-electrochemical-measurement-of-chloride-ions

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Transporters in celmembranen maken differentiële segregatie van ionen over celmembranen of cellagen mogelijk en spelen een cruciale rol tijdens weefselfysiologie, herstel en pathologie. We beschrijven de ion-selectieve zelfrefererende micro-elektrode die de meting van specifieke ionfluxen bij enkele cellen en weefsels in vivo mogelijk maakt.

Meting van de extracellulaire Ion Flux gebruik van de Ion-selectieve Zelf referencing micro-elektrode Techniek

We demonstreren de fabricage, kalibratie en eigenschappen van twee soorten ionen-selectieve micro-elektroden (dubbel-gerand en concentrisch) voor het meten van ionenconcentraties in hersenweefsel. Deze worden vervolgens gebruikt in de muis hippocampale plak voorbereiding om te laten zien dat exciterende activiteit zowel extracellulaire kalium- als natriumconcentraties verandert.

Dubbelloops en concentrische micro-elektroden voor het meten van extracellulaire Ion Signalen in hersenweefsel

Het protocol voor een nieuwe ionenconcentratie polarisatie (ICP) platform dat de voortplanting van de ICP zone kan stoppen, ongeacht de omstandigheden beschreven. Dit unieke vermogen van het platform ligt in het gebruik van fusie ion uitputting en verrijking, die twee polariteiten van de ICP fenomeen zijn.

Het samenvoegen van Ion Concentratie polarisatie tussen Naast elkaar Ion Exchange membranen aan de voortplanting van de Polarisatie Zone blokkeren

Dit artikel beschrijft hoe de ion-selectiviteit van channelrhodopsine wordt bepaald met elektrofysiologische whole-cell patch-clamp opnames met behulp van HEK293 cellen. Hier wordt de experimentele procedure voor het onderzoeken van chloride-selectiviteit van een anion-selectieve channelrhodopsine gedemonstreerd. De procedure is echter overdraagbaar naar andere channelrhodopsinen met een verschillende selectiviteit.

Whole-cell Patch-clamp opnames voor elektrofysiologische bepaling van de ion selectiviteit in channelrhodopsins

Wij stellen een methode voor het meten van een parameter die is zeer relevant voor corrosie evaluaties of voorspellingen van gewapend beton-structuren, met het belangrijkste voordeel van het toestaan van testen van monsters van kunstwerken. Dit zorgt voor reële omstandigheden op de staal-beton-interface, die cruciaal zijn om te voorkomen dat artefacten van laboratorium-en-klare monsters.

Experimentele Protocol bij het bepalen van de Chloride-drempelwaarde voor corrosie bij monsters uit gewapend beton-structuren

Mechanosensitive ionenkanalen worden vaak bestudeerd in termen van vloeistof stroom/schuifspanning kracht gevoeligheid met patch-clamp opname. Afhankelijk van het experimentele protocol, kan de uitkomst op vloeistof stroom-Reglement van ionenkanalen echter onjuist. Hier, bieden wij methoden voor het voorkomen en corrigeren van dergelijke fouten met een theoretische basis.

Meting van de concentratie van de Ion in de ongemengde grenslaag met Open Patch-Clamp pipet: gevolgen in de controle van de ionenkanalen door Fluid Flow

In elektrofysiologische metingen stoort de aanwezigheid van een potentiële verspreiding de nauwkeurige meting van het omgekeerde potentieel door een wijziging van de potentiële elektrode. Met behulp van een micro-agar zoutbrug, is de impact van de potentiële verspreiding geminimaliseerd, waardoor een nauwkeuriger meting van substraat omzet aantallen gereconstitueerde recombinante membraaneiwitten.

Een Micro-agar zout Bridge-elektrode voor het analyseren van de Proton Verwerkingsfrequentie van recombinante membraaneiwitten

Dit protocol toont een methode voor elektrochemische ruwen van dunne-film platina elektroden zonder preferentiële ontbinding bij graan grenzen. De elektrochemische technieken van cyclische voltammetry en impedantie spectroscopie worden aangetoond om deze elektrode oppervlakten te kenmerken.

Elektrochemische ruwen van dun-film platina macro en micro-elektroden

Als analytische techniek lijdt nanoimpact-elektrochemie, een steeds belangrijkere benadering van het tellen en karakteriseren van elektro-inactieve deeltjes op nanometerschaal, aan slechte precisie als gevolg van de heterogene stroomverdelingen die voortvloeien uit het gebruik van ultramicro-elektroden. Hier wordt een algemene benadering beschreven, genaamd "elektrokatalytische onderbreking", die de precisie bij dergelijke metingen verbetert.

Nauwkeurige elektrochemische dimensionering van individuele elektro-inactieve deeltjes

Akoestische cavitatie aan de macht echografie ingediend vloeistoffen creëert kortstondige extreme omstandigheden in de instortende bubbels, die de oorsprong van de ongewone chemische reactiviteit en lichtemissie, bekend als sonoluminescentie zijn. In aanwezigheid van edelgassen, wordt evenwichts plasma gevormd. De "hot" deeltjes en de fotonen die door instortende bubbels zijn in staat om soorten te wekken in oplossing.

Activerende moleculen, ionen, en Vaste deeltjes met akoestische cavitatie

Leer dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen met chronopotentiometrie zonder stabiele referentie-elektrode. Deze methode is ideaal voor langdurige monitoring in betonstructuren.

Dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen

Meer video's verkennen