[發明專利]一種SPEEK/IL夾層結構參比電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011581890.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112782249B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 潘依雯;沈蘊文;胡佩;孫振濤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/333
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種SPEEK/IL夾層結構參比電極及其制備方法和應用。參比電極本體端部設有SPEEK/IL夾層結構；所述的SPEEK/IL夾層結構包括兩層SPEEK/IL復合膜和一層SPEEK膜，所述SPEEK膜層位于SPEEK/IL夾層結構的最外層。參比電極表面覆蓋的SPEEK/IL有機半透膜對氫離子以外的離子具有隔離作用，尤其對離子尺寸較小的硫離子具有良好的阻隔作用。本發明由于其結構緊湊，機械強度大，不易受干擾的特點，能夠在在復雜的水質環境中工作不易受到氧化還原物質的干擾，適合長期的pH值的檢測，在深海探測，化工等領域有著廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及離子選擇性膜的制備技術領域，尤其涉及一種SPEEK/IL夾層結構參比電極及其制備方法和應用。

背景技術

pH值是海洋化學研究中的重要參數，海水pH的原位測量對海洋化學多個領域的研究具有顯著意義。然而在深海高壓環境下，尤其是在富含還原性物質的熱液噴口附近，pH的原位測定非常困難。商業的Ag/AgCl參比電極外部大多為玻璃外殼，內有濃度恒定的飽和KCl溶液，在深海原位測量的過程中極易破損。金屬電極能夠在高溫高壓下正常工作，然而在有氧化還原性物質存在的情況下容易發生電位漂移，從而降低探測的精度。SPEEK薄膜具有良好的化學穩定性、耐高溫特性及較高的電導率，伴隨著磺酸基的引入，磺化度相應提高，較大地提高了膜的質子交換容量和離子導電性能，但是在極性的環境中SPEEK碳氟骨架側鏈的磺酸基團往往會因為靜電力吸引而呈簇狀聚集，從而使磺酸基團與碳骨架之間出現微觀相分離，導致硫離子等半徑較小的粒子可以通過，具有氧化還原性的物質會在電極的表面產生假信號，影響探測的準確性。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種SPEEK/IL夾層結構參比電極及其制備方法。

本發明首先提供了一種SPEEK/IL夾層結構參比電極，參比電極本體端部設有SPEEK/IL夾層結構；所述的SPEEK/IL夾層結構包括兩層SPEEK/IL復合膜和一層SPEEK膜，所述SPEEK膜層位于SPEEK/IL夾層結構的最外層；其中，參比電極與內層SPEEK/IL復合膜間填充有離子液體層，兩層SPEEK/IL復合膜之間、以及SPEEK/IL復合膜與SPEEK膜之間均各填充有一層離子液體層。

優選的，所述的SPEEK/IL復合膜為SPEEK/SiO_x/IL復合膜；即所述的SPEEK/IL夾層結構包括兩層SPEEK/SiO_x/IL復合膜和一層SPEEK膜，所述SPEEK膜層位于SPEEK/IL夾層結構的最外層；其中，參比電極與內層SPEEK/SiO_x/IL復合膜間填充有離子液體層，兩層SPEEK/SiO_x/IL復合膜之間、以及SPEEK/SiO_x/IL復合膜與SPEEK膜之間均各填充有一層離子液體層。

優選的，所述的參比電極本體為Ag/AgCl參比電極；所述SPEEK/IL夾層結構覆蓋參比電極表面的AgCl。

所述的離子液體為[HOEtMIM][Cl]，其結構式如下：

離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現液態的、完全由陰陽離子所組成的有機鹽，離子液體因具有不易揮發、導電性強、粘性大、蒸氣壓小、性質穩定、可設計性、對于很多物質有良好的溶解性及無污染等優點被稱為“綠色溶劑”。本發明選用的羥基功能化離子液體([HOEtMIM][Cl])具有極強的導電性能。該離子液體中的咪唑基團既呈酸性也呈堿性，可以與SPEEK中的磺酸基團發生反應，降低使用過程中離子液體的流失從而增加復合膜的導電性。

磺化聚醚醚酮的分子結構如下所示：