[發明專利]一種固態離子選擇性電極及其制備和應用

在審

• 申請號: 201610951962.4
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN107991364A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 秦偉;曾現忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院煙臺海岸帶研究所
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 李穎,周秀梅

技術領域

本發明涉及溶液中鉀離子的檢測方法，具體地說是一種固態離子選擇性電極及其制備和應用。

背景技術

離子選擇性電極是一種基于電位分析原理的檢測方法，作為存在時間較早的一類電化學傳感器，被廣泛的應用于醫療診斷、過程生產控制以及生命環境樣品的分析。傳統的離子選擇性電極，即液體接觸聚合物膜離子選擇電極，聚合物離子選擇性膜通過內參比電極、內充液同導電基底進行連接，構成回路系統。內充液、內參比電極的存在，使得離子選擇性電極具有保養冗贅，攜帶困難，不易擴大化生產等的劣勢，因此為了避免和減少內充液及內參比電極的使用，固態聚合物膜離子選擇性電極的研究開始為人們所關注。

涂絲電極是最早發明的固態離子選擇性電極。該類電極是將聚合物離子選擇性膜直接覆蓋于導電基底上面，但是該類電極在使用過程中存在著穩定性差，且易受光、氧氣等外界因素的干擾。為了解決上述問題，人們在聚合物離子選擇性膜與導電基底之間添加了離子-電子轉導層，發明了新型的固體接觸式離子選擇性電極。當前隨著無機材料化學的發展，基于無機材料轉導層的固體接觸式離子選擇性電極的研究被廣泛關注。目前已經報道的無機材料主要以碳材料、貴金屬材料以及二者的復合材料為主，大大限制了無機轉導材料的選擇。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固態離子選擇性電極及其制備和應用。

為實現上述目的本發明采用的技術方案為：

一種固態離子選擇性電極，以MoO₂微球作為固態離子選擇性電極的離子-電子轉導層，聚合物離子選擇性膜附著于上述離子-電子轉導層上，即獲得固體接觸式離子選擇性電極。

所述MoO₂微球以三氧化鉬納米帶作為前驅體，通過溶劑熱法合成。

所述MoO₂微球為將三氧化鉬納米帶超聲分散于異丙醇中，三氧化鉬分散液的濃度為0.9-1.6mg/mL，待分散均勻后，轉移至聚四氟乙烯反應釜中，放置于烘箱中加熱至180-190℃反應24-48h，離心，即得MoO₂微球。

所述三氧化鉬納米帶以鉬酸鈉或鉬酸銨作為前驅體溶于水中，得相應的鉬酸鹽水溶液，于上述水溶液中滴加4M HCl的溶液，將鉬酸鹽水溶液pH調節至1左右。然后將上述溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加熱至175-185℃，水熱條件下反應24-48h，得三氧化鉬納米帶。

將所述MoO₂微球溶于水中獲得濃度為1.9～2.1mg/mL的水溶液，而后超聲處理30-40min，得到分散均勻的MoO₂分散液，將獲得的MoO₂水分散液，滴涂到固體電極基體底部表面，在紅外燈下烤干，即得到一層分散均勻的MoO₂微球離子-電子轉導層。

所述MoO₂微球轉導液滴涂至固體電極的負載量為20～25μL。最佳負載量為20μL。

一種固體接觸式離子選擇性電極的制備：以MoO₃納米帶作為前驅體，溶劑熱法合成二氧化鉬微球作為傳導層，首先滴涂負載于固體電極基體底部，聚合物離子選擇性膜后續負載于上述轉導層上，即獲得電極。

一種固體接觸式離子選擇性電極的應用，所述基于二氧化鉬微球轉導的固體接觸式離子選擇性電極用于對溶液中離子濃度的檢測。

基于MoO2微米球轉導的固態鉀離子選擇性電極的應用，利用所述固體接觸式聚合物膜鉀離子選擇性電極主要用于對溶液中鉀離子濃度的檢測。

現以鉀離子聚合物敏感膜為例，具體制備：以纈胺霉素作為鉀離子響應載體，以四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸鈉/鉀作為離子交換劑，以聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亞胺、橡膠或溶膠凝膠膜作為離子選擇性膜的基底，以鄰-硝基苯辛醚(o-NPOE)、二-2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛酯作為增塑劑，溶于四氫呋喃溶液之中。

本發明的優點在于：

本發明以二氧化鉬為研究對象，作為一種金屬類似物，用作固態鉀離子選擇性電極的轉導層，從而為新型固體接觸式離子選擇性電極的制備研究開拓新的思路，并為固體接觸式離子選擇性電極的大規模工業化生產提供選擇，具體為：

1.本發明的固體接觸式鉀離子選擇性電極轉導層，以三氧化鉬納米帶作為前驅體，采用溶劑熱的方法合成了具有特定微觀形貌的MoO₂微球。該溶劑熱合成方法操作簡單，重現性好，可用于大規模生產，非常適用于固體接觸式鉀離子選擇性電極轉到層的制備。