[發明專利]基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201410046346.5
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103808780A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 葉瑛;黃元鳳;賈健君;殷天雅;秦華偉;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

本發明涉及一種基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極及其制備方法。

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，間接計算不可避免要引入假設和簡化，從而導致計算結果與實際情況的偏差。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

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極包括導線、碳酸鋇或碳酸鍶、保護膜、熱縮管；導線下部表面原位電鍍一層碳酸鋇或碳酸鍶，在碳酸鋇或碳酸鍶的外表面又包覆一層保護膜，導線中部和保護膜的上部包覆有熱縮管。

所述的導線是直徑為0.2至0.6毫米的銀絲。

基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極的制備方法包括如下步驟：

1）清洗導線：將長度為5至15厘米的導線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）配制溶液：將可溶性碳酸鹽溶解于5至10倍的去離子水中，配制成的可溶性碳酸鹽溶液；

3）形成碳酸銀過渡層：以導線為工作電極，即陽極，石墨為參比電極，即陰極，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到可溶性碳酸鹽溶液中，采用循環掃描電位法，掃描速率為30至80mVs^-1，電位范圍0至1.5V，掃描1至4個循環，在導線表面形成碳酸銀沉淀，電鍍完成后用水清洗；

4）將過渡層轉化為碳酸鋇或碳酸鍶：將包覆有碳酸銀的銀絲浸入3%至7%的氫氧化鋇或氫氧化鍶溶液中，發生以下反應：

Ag₂CO₃+Ba(OH)₂=BaCO₃+Ag₂O+H₂O???????

Ag₂CO₃+Sr(OH)₂=SrCO₃+Ag₂O+H₂O????????

反應產物是碳酸鋇或碳酸鍶，副產物是氧化銀。

5）去除氧化銀：將電極置于氫氣氛中，使氧化銀還原為單質銀：

Ag₂O+H₂(g)=2Ag+H₂O?????????????

或者將電極在260°至300°C烘箱中恒溫1至2小時，氧化銀分解為單質銀；

6）包覆保護膜：電極先用去離子水清洗，再用無水酒精清洗，晾干后浸入濃度為0.5%至1%的全氟磺酸樹脂溶液中，取出倒置晾干后重復一次，然后在60℃至80℃烘箱中恒溫12至24小時，形成保護膜；

7）包覆熱縮管：將熱縮管包覆在導線的中部和保護膜的上部，即得到基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極。

所述的稀酸是質量百分濃度為5%至15%的鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或數種。所述的可溶性碳酸鹽是鉀、鈉的碳酸鹽、碳酸氫鹽的一種或數種。

本發明具有機械強度高，韌性大，靈敏度高，體積小，探測響應快，檢測下限極低，使用壽命長等優點，它和固體參比電極配套使用，適用于對海水、養殖用水和化學、化工水介質中的碳酸根離子含量進行在線探測和長期原位監測。

附圖說明

圖1是以基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極的結構示意圖；

圖中：導線1、碳酸鋇或碳酸鍶2、保護膜3、熱縮管4。

具體實施方式

基于碳酸鋇、碳酸鍶的固體碳酸根電極包括導線1、碳酸鋇或碳酸鍶2、保護膜3、熱縮管4；導線1下部表面原位電鍍一層碳酸鋇或碳酸鍶2，在碳酸鋇或碳酸鍶2的外表面又包覆一層保護膜3，導線1中部和保護膜3的上部包覆有熱縮管4。

所述的導線1是直徑為0.2至0.6毫米的銀絲。

所述的導線1需要包覆碳酸鋇或碳酸鍶2與保護膜3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。