[發明專利]一種以銀為基材的硅酸鉛固體電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201310410960.0
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103472106A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 葉瑛;賈健君;黃元鳳;殷天雅;閻康康;秦華偉;張斌;潘依雯;陳雪剛;夏枚生
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 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

本發明涉及一種以銀為基材的硅酸鉛固體電極及其制備方法。

背景技術

硅酸根是地下水、地表淡水、海水、鹽湖水等天然水體中的重要溶解組分，也是水環境中重要的限制性營養組份，溶解硅酸根的分布，對于認識海洋、湖泊、江河等水生態環境，微生態環境具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種以銀為基材的硅酸鉛固體電極及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

以銀為基材的硅酸鉛固體電極包括銀絲、硅酸鉛、熱縮管；銀絲下部表面原位電鍍包覆一層硅酸鉛，在銀絲中部和包覆硅酸鉛上部包覆一層熱縮管。

以銀為基材的硅酸鉛固體電極的制備方法步驟如下：

1）將直徑為0.5至1毫米，長度為5至15厘米的銀絲依次在丙酮和稀酸中清洗，以除去表面油污和氧化膜，再用去離子水清洗后干燥；

2）將碳酸氫銨、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀溶解于水中，配制成濃度為0.1至0.2摩爾的溶液；

3）以銀絲為工作電極，即陽極，石墨為固體參比電極，Pt片為輔助電極，即陰極，接在電化學工作站上，將上述三支電極浸入溶液中，采用循環掃描電位法，掃描速率為30至80mVs^-1，電位范圍0至0.5V，掃描1至5個循環，在銀絲表面形成碳酸銀沉淀；反應完成后用水清洗，然后用紙巾吸干；

4）將醋酸鉛溶解于水中，配制成濃度為0.1至0.2摩爾的溶液；

5）將包覆有碳酸銀的銀絲浸入該溶液6至14小時，使銀絲表面的碳酸銀與溶液中的鉛離子反應，形成碳酸鉛沉淀；反應完成后用水清洗，然后用紙巾吸干；

6）將硅酸鈉或偏硅酸鈉溶解于水中，配制成濃度為0.1至0.2摩爾的溶液；

7）將包覆有碳酸鉛的銀絲浸入該溶液6至14小時，使銀絲表面的碳酸鉛與溶液中的硅酸根離子反應，形成硅酸鉛沉淀；反應完成后用水清洗，然后用紙巾吸干；

8）將熱縮管包覆在銀絲中上部沒有包覆硅酸鉛的部分，即得到固體硅酸鉛電極。

所述的稀酸是濃度為5%至15%的鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或數種。

本發明提供的固體硅酸鉛電極結構小巧，易于和其它電極集成使用，且制備方法簡便。這種固體硅酸鉛電極適用于在海洋、湖泊、海流等天然水域中探測硅酸根離子的濃度，對水環境變化進行長期在線監測，也適用于工業企業的排放和生產過程進行在線觀測。

附圖說明：

圖1是基于銀/硅酸鉛固體參比電極的結構示意圖；

圖中：銀絲1、硅酸鉛2、熱縮管3。

具體實施方式

以銀為基材的硅酸鉛固體電極包括銀絲1、硅酸鉛2、熱縮管3；銀絲1下部表面原位電鍍包覆一層硅酸鉛2，在銀絲1中部和包覆硅酸鉛2上部包覆一層熱縮管3。

所述的銀絲1需要包覆硅酸鉛2的，僅為用作探測一端的1厘米左右的長度，其余部分用作信號傳遞的導體，無需包覆。

選用銀絲1作為基材，是因為它具有良好的電導率和韌性，而硅酸鉛2具有相對較高的電導率，其電化學性質優于其它硅酸鹽。本電極以銀絲1作為基材，硅酸鉛2為敏感膜，兼顧了兩種材質各自的優點。

銀絲1一方面是電極的基材，同時也是響應信號的導體。包覆在銀絲1上的硅酸鉛2起著硅酸根離子敏感膜的作用，水體中溶解的硅酸根離子會在參比電極和固體硅酸鉛電極之間形成響應電動勢，即電壓型響應信號。

以銀為基材的硅酸鉛固體電極的制備方法步驟如下：

1）將直徑為0.5至1毫米，長度為5至15厘米的銀絲1依次在丙酮和稀酸中清洗，以除去表面油污和氧化膜，再用去離子水清洗后干燥。

所述的稀酸是濃度為5%至15%的鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或數種。

去除油污也可以使用其它有機溶劑，如汽油。金屬表面有致密堅硬的氧化膜，稀酸處理后氧化膜被溶解。當銀絲1在稀酸中出現起泡時，表明氧化膜已被溶解，應盡快從稀酸中取出并進入下道工序，以免表面被重新氧化。

2）將碳酸氫銨、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀溶解于水中，配制成濃度為0.1至0.2摩爾的溶液。

推薦使用碳酸氫鈉。避免使用碳酸鈉和碳酸鉀是為了降低溶液的pH值，從而抑制在銀絲表面形成氫氧化銀。

3）以銀絲1為工作電極，石墨為固體參比電極，Pt片為輔助電極，接在電化學工作站上，將上述三支電極浸入溶液中，采用循環掃描電位法，掃描速率為30至80mVs^-1，電位范圍0至0.5V，掃描1至5個循環，在銀絲1表面形成碳酸銀沉淀；反應完成后用水清洗，然后用紙巾吸干；