[發(fā)明專利]一種用于離子檢測的全固態(tài)離子選擇性電極及其應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010900547.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111982994A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉丹;李斐;王磊;李風(fēng)華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333;G01N27/416
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂

1.一種離子選擇性電極，其特征在于，包括玻碳電極；

復(fù)合在玻碳電極表面的多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料膜層；

復(fù)合在所述多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料膜層表面的待測離子選擇性膜層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料膜層的厚度為1～100μm；

所述待測離子選擇性膜層的厚度為20～100μm；

所述離子選擇性電極具體為用于水體中的離子檢測的離子選擇性電極；

所述待測離子包括陽離子和/或陰離子。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述陽離子包括鉀離子、銨離子、鈉離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種；

所述陰離子包括硝酸根離子、亞硝酸根離子、硫酸根離子和磷酸根離子中的一種或多種；

所述離子選擇性電極具體為用于高壓水體中的離子檢測的離子選擇性電極；

所述高壓水體的壓力為101.3～1000kPa；

所述高壓水體包括海水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料，包括氮摻雜碳顆粒和連接在所述氮摻雜碳顆粒之間的多壁碳納米管；

所述氮摻雜碳顆粒的粒徑為50～400nm；

所述多壁碳納米管的直徑為5～25nm；

所述多壁碳納米管的長度為1～5μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述多壁碳納米管連接和/或纏繞在氮摻雜碳顆粒上；

所述多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料具有項鏈結(jié)構(gòu)；

所述氮摻雜碳顆粒中，氮與碳的原子比為1：(10～50)；

所述氮摻雜碳顆粒具有立方體形貌。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述氮摻雜碳顆粒之間可相互復(fù)合；

所述氮摻雜碳顆粒為具有多孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳顆粒；

所述氮摻雜碳顆粒的孔隙率為0.5～1.2cm³/g；

所述氮摻雜碳顆粒的比表面積為600～1000m²/g；

所述氮摻雜碳顆粒與所述多壁碳納米管的質(zhì)量比為1：(1～5)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述離子選擇性電極包括全固態(tài)離子選擇性電極；

所述離子選擇性電極在離子檢測時作為工作電極；

所述多壁碳納米管包括功能化的多壁碳納米管；

所述功能化包括酸功能化改性。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料的制備，包括以下步驟：

1)將功能化的多壁碳納米管、水合硝酸鈷、聚乙烯吡咯烷酮和溶液進(jìn)行混合，再加入2-甲基咪唑進(jìn)行反應(yīng)后，得到中間體；

2)在保護(hù)性氣氛下，將上述步驟得到的中間體進(jìn)行炭化后，得到多壁碳納米管/氮摻雜碳復(fù)合材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子選擇性電極，其特征在于，所述功能化的多壁碳納米管與所述水合硝酸鈷的質(zhì)量比為1：(10～50)；

所述功能化的多壁碳納米管與所述聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為1：(1～20)；

所述功能化的多壁碳納米管與所述2-甲基咪唑的質(zhì)量比為1：(20～100)；

所述反應(yīng)的時間為20～30h；

所述炭化的溫度為500～1000℃；

所述炭化的時間為1～5h。

10.權(quán)利要求1～9任意一項所述的離子選擇性電極在水體中的離子檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用。