[發明專利]一種雙層膜固態磷酸根離子選擇電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202110457125.7
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113176318B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 儲成林;吳嫦青;李旋;白晶;薛烽;郭超;黃志海
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333;G01N27/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 冒艷

本發明公開了一種雙層膜固態磷酸根離子選擇電極及其制備方法，由銅棒、導電單元、傳感敏感單元、陽離子屏蔽單元和一個起保護作用的電極管腔體組成，銅棒與導電單元連接后嵌入電極管腔體內，導電單元外側面依次設有傳感敏感單元和陽離子屏蔽單元，導電單元為玻碳，傳感敏感單元為摻雜鈷的聚吡咯薄膜，陽離子屏蔽單元為陰離子選擇性膜。該電極具有更加優良的穩定性和抗干擾性，可實時在線測量水質中的磷酸根離子含量，有利于水污染的防治。

技術領域

本發明涉及電極及其制備方法，特別涉及一種雙層膜固態磷酸根離子選擇電極及其制備方法。

背景技術

磷元素是動植物等生命體不可缺少的重要物質，其中磷在植物的能量儲存、呼吸作用和光合作用中起到至關重要的作用，外部添加磷肥是滿足植物生長需求的常見辦法，但是無節制地使用磷肥導致農業水域的磷積累，導致全球富營養化和嚴重的水污染。因此，快速且高度靈敏地測量水體中磷含量是環境監測的一個重要項目。除此以外，無機磷作為人體細胞膜的重要組成部分，參與了大部分生理上的化學反應。體液內的磷含量檢測對于臨床診斷維生素D缺乏癥，骨骼疾病以及腎衰竭等必不可少。由于上述原因，磷酸鹽測量對于調節土壤中的磷肥，維持良好的水質以及進行必要的生物醫學測試至關重要。

目前，磷含量的檢測方法主要有離子色譜法、光學檢測法和電化學檢測法。離子色譜法設備費用高、不便現場測量，而光學檢測法操作復雜、需要添加各種藥品，造成二次污染，兩種檢測手段皆不能滿足現代水質檢測工作中實時在線的要求。而電化學檢測方法中的離子選擇電極法具有操作便捷、結構簡單、靈敏度高、檢測速度快、成本低以及對環境無污染等優點。相較于傳統的離子選擇電極，固態離子選擇電極不含有內充液和內參比電極，其結構在制備和應用方面更具優勢，使用壽命也有所延長。故此發明雙層膜固態磷酸根離子選擇電極以延長電極的使用壽命，同時在使用過程中呈現出更好的穩定性和抗干擾性，以適用于現場分析和水質的連續自動監測。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種雙層膜固態磷酸根離子選擇電極，能夠現場實時進行水質檢測的磷酸根離子選擇電極、同時延長磷酸根離子選擇電極的使用壽命、使其具有更好的穩定性和抗干擾性。

本發明的另一目的是提供所述雙層膜固態磷酸根離子選擇電極的制備方法。

技術方案：本發明提供一種采用板坯二冷區電磁攪拌生產耐磨鋼的方法，由銅棒、導電單元、傳感敏感單元、陽離子屏蔽單元和一個起保護作用的電極管腔體組成，銅棒與導電單元連接后嵌入電極管腔體內，導電單元外側面依次設有傳感敏感單元和陽離子屏蔽單元，導電單元為玻碳，傳感敏感單元為摻雜鈷的聚吡咯薄膜，陽離子屏蔽單元為陰離子選擇性膜。

進一步地，所述中間層厚度為0.1～1mm，陰離子選擇性膜厚度為0.2～1.5mm。

所述的雙層膜固態磷酸根離子選擇電極的制備方法，包括如下步驟：

(1)將玻碳嵌入到電極管腔體中并與銅棒連通構成玻碳電極，然后對玻碳電極中玻碳外表面進行預處理；

(2)采用三電極體系制備摻雜鈷的聚吡咯薄膜，以(1)處理后的玻碳電極為工作電極，以鉑電極為輔助電極，以Ag/AgCl/3M KCl電極為參比電極，所采用電解質溶液為用乙腈配制的吡咯單體、四丁基氟硼酸銨、去離子水、硝酸鈷混合溶液，通電前先向溶液中通入氬氣20～30min，然后將電解質溶液放置在三電極系統的電解槽中采用多電位階躍法，即可在玻碳電極表面生成摻雜鈷的聚吡咯薄膜；

(3)制備陰離子選擇性膜溶液，將三十二烷基甲基氯化銨，聚氯乙烯，鄰苯二甲酸二正辛酯溶于四氫呋喃中，超聲震蕩即可得到陰離子選擇性膜溶液；

(4)將步驟(3)所制得的陰離子選擇性膜溶液緩慢滴涂在步驟(2)所制得的電極表面，通風干燥后將電極放置于在0.01～0.15mol/L的磷酸二氫鈉溶液中活化20～32h，即可制得雙層膜固態磷酸根離子選擇電極。