[發明專利]一種基于電位型傳感器的化學動力學研究裝置及方法

有效

• 申請號: 201710361092.X
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN106990146B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 宋德安;梁榮寧;姜曉華;孫惠青;孔凡玉;呂博;方倩囡;秦偉
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院煙草研究所
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 鞏同海

1.一種基于電位型傳感器的化學動力學研究裝置的化學動力學研究方法，其特征在于：

該研究方法基于如下化學動力學研究裝置：包括工作電極、參比電極、檢測池、電信號檢測器；其中工作電極與參比電極的導線端與電信號檢測器相連，電極端插入檢測池中，檢測池設有溶液攪拌裝置與溫度控制裝置；

所述工作電極底部有聚合物敏感膜，內部有內充液，內充液中插有內參比電極；

所述內充液包括反應物A與離子強度平衡試劑；

所述檢測池中有檢測液，所述檢測液包括離子強度控制試劑與pH控制試劑；

所述工作電極插入檢測液后，待電位信號穩定即為基線電位，此時將反應物B加入檢測液中，記錄電位變化即為監控反應物A與反應物B之間的化學反應的動力學過程；

分析反應動力學過程的原理與方法如下所述：

利用公式（1）對初始階段電位變化速率的絕對值進行分析，其中：

R——理想氣體常數；

T——絕對溫度；

Z——反應物A的電荷；

F——法拉第常數；

公式（1）可簡化為（2）；

通過對電位變化與時間變化進行線性擬合獲得，從而得到反應物A與反應物B之間的化學反應的假一級反應動力學常數k_p；

利用公式（3）對假一級反應動力學常數k_p進行分析，由于所加入的反應物B的活度已知，則通過與之間的線性擬合，即可得到反應物A與反應物B之間的化學反應的動力學常數k，以及反應物B的級數n。

2.根據權利要求1所述的化學動力學研究方法，其特征在于：

所述反應物B的濃度在5×10^-6~10^-4mol/L之間；

所述反應物A的濃度在10^-2~10^-1mol/L之間；

所述離子強度控制試劑的濃度為反應物A的濃度與離子強度平衡試劑的濃度的加和。

3.根據權利要求1或2所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述反應物A為氧化劑溶液。

4.根據權利要求3所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述反應物A為高錳酸鹽溶液、重鉻酸鹽溶液、高鐵酸鹽溶液、過氧化物鹽溶液、次氯酸鹽溶液或氯胺鹽溶液。

5.根據權利要求1所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述聚合物敏感膜是將聚合物基體材料、增塑劑、離子載體、離子交換劑和惰性鹽，按質量百分比20~80:20~80:0~5:0~15:0~20混合后溶入到四氫呋喃中，攪勻后在室溫下放置6~48h，待四氫呋喃揮發完全后即得到聚合物敏感膜；所述聚合物敏感膜在使用前在與反應相同離子強度的濃度條件下浸泡12~72h。

6.根據權利要求5所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述聚合物敏感膜表面涂覆離子載體、離子交換劑、導電材料中的一種或幾種。

7.根據權利要求5或6所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述聚合物基體材料為聚氯乙烯、羧基化聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亞胺、橡膠、溶膠凝膠膜、甲基丙烯酸甲酯-癸基甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸羥乙酯共聚物中的一種或幾種。

8.根據權利要求5或6所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述增塑劑為鄰-硝基苯辛醚、二-2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯中的一種或幾種。

9.根據權利要求5或6所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述離子交換劑為四（3,5-二（三氟甲基）苯基）硼酸鈉、二壬基萘磺酸、二壬基萘磺酸鹽、硼酸鹽及其衍生物、三-（十二烷基）甲基氯化銨、三-（十四烷基）甲基氯化銨中的一種或幾種。

10.根據權利要求5或6所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述惰性鹽為四（十二烷基）-四（4-氯苯基）硼酸銨。

11.根據權利要求6所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述導電材料為3-烷基噻吩、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚正辛基噻吩、六聚噻吩、聚乙撐二氧噻吩、碳納米管、石墨烯、鉑納米、金納米、二硫化鉬、介孔碳、多孔金、氧化銦錫納米中的一種或幾種。

12.根據權利要求1所述的化學動力學研究方法，其特征在于：所述電信號檢測器是電化學工作站、離子計或電位儀。