[發明專利]一種全固態碳酸根離子選擇性電極及其制備方法

無效

• 申請號: 201110003752.X
• 申請日: 2011-01-10
• 公開（公告）號: CN102156157A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 葉瑛;韓沉花;徐惠;潘依雯;丁茜;陳鷹
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及電化學傳感器，尤其涉及一種探測水體中碳酸根離子含量的電極及其制備方法。

背景技術

水體中碳酸根離子含量是進行環境評價的重要參數，對于認識水中生物和微生物的活動，以及水圈與大氣圈之間的碳循環有重要意義。目前海水中碳酸根離子的含量通常是根據水體的pH值與堿度或溶解無機碳等參數計算得到，因為實驗室中的分析方法大都難以克服采樣過程壓力變化造成的CO₂揮發或吸收，從而進一步影響水體中碳酸根離子的平衡濃度。間接計算雖然在一定程度上彌補了大氣中CO₂濃度改變影響水體中碳酸根離子成分含量，計算過程產生的誤差卻成為影響碳酸根離子含量的又一因素。因此，客觀上需要一種能對天然水體中碳酸根離子含量進行原位探測的傳感器，本發明針對這一需求提出了所需的探測水體中碳酸根離子含量的電極。

發明內容

本發明的目的針對現有技術的不足，提供了一種全固態碳酸根離子選擇性電極及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

全固態碳酸根離子選擇性電極包括金屬絲、固態電解質層、碳酸根離子敏感膜和熱縮管；金屬絲下部外側設有固態電解質層，固態電解質層外側設有碳酸根離子敏感膜，金屬絲上部外側設有熱縮管。

所述的金屬絲是直徑為0.1-0.6毫米金絲、銀絲、鉑絲或銅絲。

全固態碳酸根離子選擇性電極的制備方法的步驟如下：

1）將金屬絲下部浸入剛玉砂懸濁液，使用超聲波振蕩打磨10-15分鐘，用0.5-2摩爾/升的稀HCl溶液浸泡3-5分鐘，用去離子水沖洗，用表面活性劑水溶液清洗，60-80°C烘干，剛玉砂懸濁液是每50毫升去離子水中含有0.2-1.2克剛玉砂的懸濁液；

2）配制導電聚合物和去離子水體積比為1.0-5.0%的懸濁液，加入質量百分比分別為0.01-0.1%的處理劑和1.5-5.0%的羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素鈉，配制成電解質漿料，將該電解質漿料涂覆在步驟1）處理后的金屬絲表面，形成固態電解質層；

3）將碳酸根離子載體、親脂性大分子、非導電高分子聚合物溶解在增塑劑中形成混合物，以混合物總質量計，其中碳酸根離子載體的質量百分比為5.0-10.0%，親脂性大分子的質量百分比為0.5-3.0%，非導電高分子聚合物的質量百分比為30.0%-40.0%，增塑劑的質量百分比為45.0-65.0%，將該混合物溶解在四氫呋喃或環已酮溶劑中，配制成碳酸根離子敏感膜溶液，將該碳酸根離子敏感膜溶液包覆在步驟2)處理后的固態電解質層表面形成碳酸根離子敏感膜，自然干燥后，將熱縮管包覆在電極上端，制得全固態碳酸根離子探測電極。

所述的表面活性劑水溶液為0.1-1%的羧甲基纖維素鈉溶液或羥乙基纖維素鈉溶液。所述的導電聚合物選自聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物或聚噻吩及其衍生物。所述的處理劑為聚乙烯乙二醇異辛酚醚。所述的碳酸根離子載體選自正十二烷基-4-三氟代乙?；桨?、4-丁基-α,α,α-三氟代乙酰苯、N,N-二辛基-3α,12α-雙（4-三氟代乙?；郊姿峄?5?-脫氧膽酸-24-酰胺及其它三氟代乙?；桨返难苌?。所述的非導電高分子聚合物選自聚氯乙烯或聚氨酯。所述的親脂性大分子為三-十二烷基甲基氯化銨。所述的增塑劑選自雙（2-乙基己基）己二酸、硝苯基辛基醚、鄰苯二甲酸酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或己二酸丙二醇。

本發明的探測電極體積小，具有很高的機械強度和韌性，在高壓條件下具有良好的工作性能。因此適用于對天然水體和化學、化工水介質中的碳酸根離子含量進行在線探測和長期監測。與傳統的采樣分析相比，即減輕了工作強度，提高了數據的實時性，同時避免了采樣過程中因水體吸收和揮發CO₂造成的碳酸根離子濃度改變造成影響。

附圖說明

圖1是本發明一種全固態碳酸根離子選擇性電極的結構示意圖。

圖中：金屬絲1、固態電解質層2、碳酸根離子敏感膜3、熱縮管4。

具體實施方式

如圖1所示，全固態碳酸根離子選擇性電極包括金屬絲1、固態電解質層2、碳酸根離子敏感膜3和熱縮管4；金屬絲1下部外側設有固態電解質層2，固態電解質層2外側設有碳酸根離子敏感膜3，金屬絲1上部外側設有熱縮管4。

所述的金屬絲1是直徑為0.1-0.6毫米金絲、銀絲、鉑絲或銅絲。

全固態碳酸根離子選擇性電極的制備方法的步驟如下：