[發明專利]全固態一體式pH復合電極裝置及其電極的制備方法

有效

• 申請號: 201410215729.0
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104007158A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張西良;徐坤;李彧文;李萍萍;路欣
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電化學傳感器的制備領域，更具體的說是涉及一種全固態一體式pH復合電極裝置及其電極的制備方法，用于實現對一定強度的固體、半固體、糊狀物，以及溶液的pH測試。

背景技術

傳統的pH測試系統是由兩個分離的參比電極和工作電極組成，使用起來十分不便，而且無法實現對一定強度的固體、半固體、糊狀物的pH測試。因此具有一定穿刺能力的全固態參比電極及全固態一體式的pH復合電極成為近年來研究的熱點之一。

參比電極作為測量電勢差的參照電極，常見的有氫電極，甘汞電極，以及一些基于難溶鹽的參比電極，如Ag/AgCl參比電極。氫電極實現的條件比較苛刻，在試驗中很少用到，甘汞電極由于用到有毒物質汞使用時有一定的危險性，Ag/AgCl參比電極由于成本低、使用安全、容易制備，成為最常見的參比電極。傳統的Ag/AgCl參比電極主要在水溶液體系中使用，而且需要經常更換內參比溶液，使用起來很不方便。因此Ag/AgCl全固態參比電極是參比電極主要發展趨勢之一。對Ag/AgCl全固態參比電極的研究主要集中在三個方面：一是用熔融鹽或者溶有鹽的樹脂凝膠代替傳統的內參比溶液，如杜寶中等人采用脲醛樹脂與KCl粉末的混合凝膠，W.Vonau等人采用熔融的KCl，但是電極的響應性能并不理想；二是用Ag與AgCl的粉末混合物直接壓制成型，如專利申請號CN102368059A以Ag/AgCl固體粉末制備參比電極的方法，公開了一種粉末壓片機壓制成的扁圓柱體的Ag/AgCl固態參比電極，但是需要保存在KCl溶液中，使用不方便；三是基于薄膜印刷技術的平板參比電極研究，如專利申請號CN101915794A一種全固態參比電極及其制備方法，公開了一種基于厚膜印刷技術的平板型全固態參比電極，但是工藝復雜。

目前，對pH電極的研究有很多，但是對全固態一體式pH復合電極的研究還比較缺乏，技術還不成熟。如專利申請號CN102565164A一種雙層膜修飾的銻金屬pH電極制備方法，公開了一種經氧化膜和全氟磺酸樹脂膜修飾的新型銻電極，大大提高了銻電極的的抗干擾性能和耐久性，但是并未涉及到全固態一體式復合pH電極的制作方法。又如專利公開號CN101236170A基于納米氧化鎢的集成化全固態pH電化學傳感器及其制備方法，公開了一種集成化的平板式全固態pH電化學傳感器，但是測量精度不高，響應時間較長，對一定強度的固體、半固體、糊狀物和溶液的pH實時測試適應性差。

發明內容

本發明針對目前全固態參比電極制作工藝復雜，響應性能一般，提出一種全固態一體式pH復合電極裝置及其電極的制備方法，用于對一定強度的固體、半固體、糊狀物和溶液的pH實時測試。

本發明所述的一種全固態一體式pH復合電極裝置，包括銅導線、全固態Ag/AgCl參比電極、絕緣膠套和銻電極，所述銻電極通過所述絕緣膠套嵌在所述全固態Ag/AgCl參比電極的底部，所述銅導線分別從所述全固態Ag/AgCl參比電極和所述銻電極引出。

上述方案中，所述全固態Ag/AgCl參比電極從內到外依次由不銹鋼空心針、銀層、氯化銀層和全氟磺酸樹脂膜構成。

上述方案中，所述銻電極從內到外依次由普通銻電極、氧化層薄膜和氫離子選擇性半透膜構成。

上述方案中，所述絕緣膠套是PVC絕緣材料，所述銅導線從所述絕緣膠套上部開孔處固定在所述銻電極上的普通銻電極內部。

所述的全固態Ag/AgCl參比電極制備方法，特征是：以不銹鋼空心針為基底，依次在其表面鍍上銀層、氯化銀層，然后用溶有過飽和KCl的全氟磺酸樹脂溶液進行包覆，形成全氟磺酸樹脂膜，它的制備方法具體步驟如下：

（1）選取外徑5-8mm、長度80-100mm的不銹鋼空心針，依次用400目和800目的砂紙進行拋光打磨，然后用去離子水進行超聲清洗，并在真空烘箱中烘干；

（2）除油活化。將經過拋光打磨的不銹鋼空心針，放在除油劑里除油處理10-20分鐘，然后用去離子水進行超聲清洗并在真空烘箱中快速烘干；

（3）預鍍鎳。用電鍍法在經過活化處理的空心針的底部30-50mm表面預鍍一薄層鎳，并用去離子水超聲清洗，在真空烘箱中烘干；

（4）電鍍銀。將不銹鋼空心針底部30-50mm進行電沉積處理，在其表面鍍上一層金屬銀，并用去離子水進行超聲清洗，在真空烘箱中烘干；

（5）電解氯化。將不銹鋼空心針鍍銀部分與鉑電極組成電解系統恒電流氯解1-2小時，得到氯化銀鍍層，并用去離子水進行超聲清洗，放入烘箱中避光烘干；