[發明專利]以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的溴離子電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201811112225.0
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109298055B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 葉瑛;王秋瑾;黃元鳳;吳榮榮;吳建波;周一凡;夏天;張平萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333;G01N27/416;C25D9/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的溴離子電極及其制備方法。它包括惰性金屬絲、納米銀顆粒層、導電聚苯胺層、溴離子摻雜聚苯胺層及熱縮管。惰性金屬絲下部表面先電鍍一層均勻的納米銀顆粒層，然后再電鍍一層導電聚苯胺層，再進行溴離子摻雜，得到以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的溴離子選擇電極。熱縮管包裹于電極的溴離子摻雜聚苯胺層外部，電極端部露出熱縮管作為檢測端。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，適用于對飲用水、地表水、工業廢水等進行溴離子含量進行在線探測和長期原位監測。

技術領域

本發明屬于電化學離子選擇電極領域，具體介紹一種溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的新型溴離子電極。

背景技術

離子選擇電極技術的基本原理是利用膜電勢測定，膜電勢是一種相間電勢，即不同兩相接觸，發生帶電離子轉移，待達到平衡時，兩相間產生的電勢差。

離子選擇性電極是一類指示電極，它的電化學活性元件是個“膜”，稱活性膜或敏感膜。傳統的離子選擇電極主要由兩部分組成：(1)敏感膜：這是離子選擇性電極最重要的組成部分，它決定著電極的性質。不同的離子選擇電極具有不同的敏感膜。其作用是將溶液中特定離子活度轉變成電位信號——膜電位。(2)內導系統：一般包括內參比溶液和內參比電極。其作用在于將膜電位引出。根據敏感膜材料性質的差異，離子選擇電極可分為三種類型：玻璃膜電極、晶體膜電極和離子載體聚合膜電極。

溴離子濃度檢測涉及眾多領域，例如飲用水、地表水或含溴工業廢水檢測等均需要檢測溴離子濃度。迄今為止用于或建議用于檢測水中溴化物的離子選擇電極，尤其適合快速測定的全固態溴離子選擇性電極需進一步研究。

發明內容

本發明的目的在于解決快速測定溶液中溴離子含量的技術，并提供一種以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的溴離子電極及其制備方法。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的溴離子電極，包括惰性金屬絲，惰性金屬絲表面沉積有納米銀顆粒層，納米銀顆粒層表面包覆有導電聚苯胺層；導電聚苯胺層表面進行溴離子摻雜，形成溴離子摻雜聚苯胺層。該敏感膜對溶液中的溴離子溶液有一定電位響應，從而檢測出溶液中的溴離子濃度。

作為本發明的進一步改進，以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的溴離子電極還包括熱縮管；熱縮管包裹于電極的溴離子摻雜聚苯胺層外部，電極端部露出熱縮管作為檢測端，以固定電極的面積。作為優選，檢測端長度為0.5～1cm。

作為本發明的進一步改進，惰性金屬絲的材料為銀或活動性弱于銀的金屬，活動性弱于銀的金屬包括金、鉑、鈀、銥，可避免惰性金屬絲自身與水體中的溶解組分因電化學反應形成的干擾信號。

本發明的另一目的在于提供一種以溴離子摻雜聚苯胺為敏感膜的全固態溴離子選擇電極的制備方法，其具體步驟如下：

1)以惰性金屬絲為基材，首先在惰性金屬絲表面電鍍沉積一層納米銀顆粒層；

2)然后再通過電鍍的方式在納米銀顆粒層表面電聚合一層導電聚苯胺層；

3)然后將表面包覆有導電聚苯胺層的惰性金屬絲置于含Br^-溶液中，再用電鍍方式進行溴離子摻雜，形成溴離子摻雜聚苯胺層。

作為本發明的進一步改進，步驟1)中，電鍍沉積納米銀顆粒層所用的電鍍液為硝酸銀溶液；電鍍方法優選為：調節函數信號發生器，使其產生正弦函數信號，將一個肖基特二極管接入電路，二極管正極接函數信號發生器正極，二極管負極接一根銀絲，待鍍惰性金屬絲接在函數信號發生器負極，將銀絲和待鍍惰性金屬絲同時放入濃度為AgNO₃溶液中電鍍，使銀絲表面包覆納米銀顆粒。

再進一步的，電鍍沉積納米銀顆粒層時，電鍍的電源為半正弦波載波直流電源，峰值為600mV，頻率為100Hz。