Электропроводящие материалы.
В качестве электропроводящих материалов для изготовления УПЭ чаще всего применяются углеродсодержащие материалы с содержанием углерода не менее 99 % в том числе используемые в качестве электродов в спектральных методах анализа, в металлургии и электронике. Если рассматривать в порядке увеличения стоимости, то можно выстроить следующий ряд: амфотерный углерод (сажа), кристаллический и искусственный графит, дисперсный углерод, углеродной волокно, углеродная вата, супрамолекулярные структуры (нанотрубки, фуллерены), допированный алмаз и др. они различаются по степени дисперсности, особенностям получения и строения, наличию поверхностных функциональных групп. Рассмотри некоторые из них
Обычно углеродные материалы содержат хиноидные, карбоксильные и фенольные группы, образующиеся в результате поверхностных ароматических фрагментов.
Структура стеклоуглерода представляет собой тесное переплетение углеродных лент, что определяет его большую твердость, изотропность свойств и, малую пористость и непроницаемость для жидкостей и газов. Область рабочих потенциалов стеклоуглеродных электродов достаточной широка и близка к области платинового электрода. Для стеклоуглерода характерны низкие адсорбционная активность и ток заряжения. Стеклоуглерод медленно окисляется и устойчив в присутствии веществ, отравляющих металлические электроды. Недостаток стеклоуглерода – это его хрупкость.
Термин, пористый углерод объединяет несколько углеродных материалов, главной особенностью которых является большой внутренний объем пор. Они различаются по степени открытости пор, газонаполнению и поглощающей способности при контакте с жидкостями. Интерес к этим материалам растет с в связи с энергетической неоднородностью их поверхности, что позволяет использовать материалы из пористого углерода наряду с фуллеренами и углеродными нано трубками в качестве медиаторов электронного переноса и компонентов электрокаталитических систем.
Углеродные нанотрубки представляют собой структуры, состоящие из слоев графита, свернутых в трубку. Трубки бывают открытыми (с доступным внутренним пространством) и открытыми. В последнем случае на концах трубок находятся фуллереноподобные «крышки». Углеродные нанотрубки могут состоять из одного слоя (одностенные) или нескольких слоев вложенных друг в друга (многостенные). Из-за высокой стоимости, малых масштабов производства и сложности получения углеродные нанотрубки практически не применяются в качестве основного электропроводящего материала, а используются только для модифицирования электродов.
Из материалов, не содержащих аллотропных модификаций углерода, применяют смеси оксидов металлов, электропроводящие полимеры (полианилин, политиофен, полипиррол), ионные жидкости и «загущенные» полимерные электролиты. Электрическое сопротивление таких паст превышает сопротивление паст из углеродных материалов. Их применение обусловлено необходимостью снижения себестоимости электродов (замена благородных металлов) либо повышения селективности сигнала. Например, некоторые органические вещества можно определять после их химического взаимодействия с оксидами поверхностного слоя электрода.
Для поверхностного модифицирования электродов применяют и «органические полупроводники» - органические соединения, которые осуществляют перенос электрона через границу раздела фаз. К ним относятся электропроводящие полимеры (полианилин, полипиррол) и некоторые низкомолекулярные соединения (тетратиафульвален, тетрацианохинодиметан))