一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電化學(xué)傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法。以聚氯乙烯膜為基底材料，分別制備金薄膜微電極和銀薄膜微電極，將銀薄膜微電極放在氯化鈉溶液中電鍍，制成氯化銀薄膜微電極，以金薄膜微電極作為指示電極，連接離子計(jì)的正極，以氯化銀薄膜微電極作為參比電極，連接離子計(jì)的負(fù)極，常溫下將兩電極插入硫酸亞鐵銨-硫酸高鐵銨氧化還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中，其電位值以傳統(tǒng)的鉑電極法測(cè)定氧化還原電位的電位值作參比進(jìn)行檢驗(yàn)與校準(zhǔn)。制成的氧化還原電位傳感器容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、便攜、現(xiàn)時(shí)檢測(cè)，便于觀察密封空間介質(zhì)及氣相介質(zhì)、半固態(tài)和全固態(tài)介質(zhì)體系氧化還原電位的變化。制作材料采用的是聚氯乙烯薄膜，材料價(jià)格廉價(jià)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電化學(xué)傳感器是基于待測(cè)物的電化學(xué)性質(zhì)并將待測(cè)物化學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量進(jìn)行傳感檢測(cè)的一種傳感器。隨著微電子加工技術(shù)廣泛地應(yīng)用于電化學(xué)傳感器中，微型傳感器(micro sensor,指那些至少有一個(gè)物理尺寸在亞毫米量級(jí)的傳感器)在電化學(xué)分析中的應(yīng)用取得了快速的發(fā)展。微型傳感器易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，分析成本低，響應(yīng)時(shí)間快，檢測(cè)下限低和適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。由于微電極的電極表面極小，其電化學(xué)性質(zhì)具有許多常規(guī)電極所沒(méi)有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在理論上比常規(guī)電極更適用于電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究。除了溶液反應(yīng)體系外，也適用于氣相體系、半固態(tài)和全固態(tài)體系的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。
[0003]氧化還原電位(Oxidat1n-Reduct1n Potential, ORP或Eh)，測(cè)定化學(xué)物質(zhì)間因電子交換而改變性質(zhì)的有效性。氧化還原電位是水質(zhì)的重要參數(shù)之一，作為介質(zhì)(包括土壤、天然水、培養(yǎng)基等)環(huán)境條件的一個(gè)綜合性指標(biāo)，已沿用很久，它表征介質(zhì)氧化性或還原性的相對(duì)程度。氧化還原電位雖然不能作為某種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)濃度的指標(biāo)，但有助于了解水介質(zhì)的電化學(xué)特征，分析介質(zhì)的性質(zhì)，是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。氧化還原電位的測(cè)定方法目前主要有兩種鉬電極直接測(cè)定法和去極化測(cè)定法。關(guān)于如何克服傳統(tǒng)氧化還原電位測(cè)定方法的缺陷的研究是科研團(tuán)體廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)，尤其是方建安提出《關(guān)于氧化還原電位(0RP、Eh)去極化測(cè)定法的二十個(gè)問(wèn)題》后，更加引起了對(duì)如何快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確測(cè)定氧化還原電位問(wèn)題的思考。
[0004]目前，有關(guān)多類(lèi)型用途的微型傳感器的制備方法及技術(shù)已經(jīng)比較成熟，例如，在中國(guó)專(zhuān)利CN101258407中公布了一種用于確定物理量的微傳感設(shè)備。氧化還原電位的測(cè)定方法除了傳統(tǒng)的氧化還原電位鉬電極直接測(cè)定法及去極化測(cè)定法外，也已有相關(guān)的專(zhuān)利，例如，中國(guó)專(zhuān)利CN103293210A公開(kāi)了一種氧化電位水的氧化還原電位的在線檢測(cè)裝置。中國(guó)專(zhuān)利CN101881748A公開(kāi)了一種管狀錐形體玻璃套管、及被該玻璃套管下端緊密包裹且貫穿于其中的鉬絲構(gòu)成的氧化還原電位微電極。
[0005]現(xiàn)有氧化還原電位的測(cè)定方法重現(xiàn)性及穩(wěn)定性較差、操作復(fù)雜，不能容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、便攜、現(xiàn)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)成本高且不適用檢測(cè)其他介質(zhì)如固態(tài)介質(zhì)的氧化還原電位。另夕卜，利用微型薄膜材料傳感器測(cè)定氧化還原電位也未見(jiàn)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有氧化還原電位的測(cè)定方法存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法，可實(shí)現(xiàn)氧化還原電位的自動(dòng)化、便攜、現(xiàn)時(shí)檢測(cè)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法，步驟如下:
[0008]①、金薄膜微電極的制備
[0009]以PVC膜為基底材料，將光膠涂覆于潔凈的PVC基片上，然后曝光、顯影除去電極底部的光膠，先在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積一層金屬鉻，接著鍍一層金，除去殘余光膠，即可制成金薄膜微電極；
[0010]②、氯化銀薄膜微電極的制備
[0011]以PVC膜為基底材料，將光膠涂覆于潔凈的PVC基片上，然后曝光、顯影除去電極底部的光膠，先在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積一層金屬銅，接著鍍一層銀，除去殘余光膠，即可制成銀薄膜微電極；
[0012]將制備的銀薄膜微電極放在0.lmol/L的NaCl溶液中電鍍，銀薄膜微電極接在正極，鉬電極接在負(fù)極，電鍍電位為0.1V，電鍍時(shí)間為2h，將電鍍好的氯化銀薄膜微電極避光保存；
[0013]③、微型氧化還原電位傳感器的制備
[0014]以金薄膜微電極作為指示電極，連接離子計(jì)的正極，以氯化銀薄膜微電極作為參比電極，連接離子計(jì)的負(fù)極，常溫下將兩電極插入0.lmol/L的硫酸亞鐵銨-硫酸高鐵銨氧化還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中，其電位值以傳統(tǒng)的鉬電極法測(cè)定氧化還原電位的電位值作參比進(jìn)行檢驗(yàn)與校準(zhǔn)。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟①和②中在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積是通過(guò)熱蒸發(fā)法或真空濺射法實(shí)現(xiàn)的。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟②中銀薄膜微電極電鍍前經(jīng)過(guò)預(yù)處理的步驟，具體為:將制備好的銀薄膜微電極，用細(xì)砂紙輕輕打磨，再用丙酮除油，然后用lmol/L的HNO3溶液浸蝕，最后用二次水洗凈。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟②中銀薄膜微電極在電鍍時(shí)處于攪拌狀態(tài)使氣泡無(wú)法富集于電極表面。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟②中電鍍好的氯化銀薄膜微電極放在飽和KCl溶液中避光保存。
[0019]本發(fā)明的微型氧化還原電位傳感器的制備方法，幫助解決傳統(tǒng)氧化還原電位測(cè)定方法的技術(shù)限制，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、便攜、現(xiàn)時(shí)檢測(cè)，便于觀察密封空間介質(zhì)及氣相介質(zhì)、半固態(tài)和全固態(tài)介質(zhì)體系氧化還原電位的變化。同時(shí)，微電極的制作材料采用的是聚氯乙烯(PVC)薄膜，材料價(jià)格廉價(jià)。

【具體實(shí)施方式】
[0020]微型氧化還原電位傳感器的制備方法，步驟如下:
[0021]①、金薄膜微電極的制備
[0022]以PVC膜為基底材料，將光膠涂覆于潔凈的PVC基片上，然后曝光、顯影除去電極底部的光膠，通過(guò)熱蒸發(fā)法或真空派射法先在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積一層金屬鉻，接著鍍一層金，除去殘余光膠，即可制成金薄膜微電極。
[0023]②、氯化銀薄膜微電極的制備
[0024]以PVC膜為基底材料，將光膠涂覆于潔凈的PVC基片上，然后曝光、顯影除去電極底部的光膠，通過(guò)熱蒸發(fā)法或真空派射法先在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積一層金屬銅，接著鍍一層銀，除去殘余光膠，即可制成銀薄膜微電極。
[0025]將制備好的銀薄膜微電極，表面略呈黑色，可能是銀氧化的結(jié)果，用細(xì)砂紙輕輕打磨，再用丙酮除油，然后用lmol/L的HNO3溶液浸蝕,最后用二次水洗凈。
[0026]將銀薄膜微電極放在0.lmol/L的NaCl溶液中電鍍，銀薄膜微電極接在正極，鉬電極接在負(fù)極，電鍍電位為0.1V，電鍍時(shí)間為2h。電鍍的同時(shí)進(jìn)行攪拌使氣泡無(wú)法富集于銀電極表面，將電鍍好的氯化銀薄膜微電極放在飽和KCl溶液中避光保存。
[0027]③、微型氧化還原電位傳感器的制備
[0028]以金薄膜微電極作為指示電極，連接離子計(jì)的正極，以氯化銀薄膜微電極作為參比電極，連接離子計(jì)的負(fù)極，常溫下將兩電極插入0.lmol/L的硫酸亞鐵銨-硫酸高鐵銨氧化還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中，其電位值以傳統(tǒng)的鉬電極法測(cè)定氧化還原電位的電位值作參比進(jìn)行檢驗(yàn)與校準(zhǔn)。將微電極放入到培養(yǎng)基的容器中，密封條件下測(cè)定培養(yǎng)基7天的氧化還原電位值。
[0029]以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明所作的舉例和說(shuō)明，所屬本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微型氧化還原電位傳感器的制備方法，其特征是步驟如下: ①、金薄膜微電極的制備 以PVC膜為基底材料，將光膠涂覆于潔凈的PVC基片上，然后曝光、顯影除去電極底部的光膠，先在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積一層金屬鉻，接著鍍一層金，除去殘余光膠，即可制成金薄膜微電極； ②、氯化銀薄膜微電極的制備 以PVC膜為基底材料，將光膠涂覆于潔凈的PVC基片上，然后曝光、顯影除去電極底部的光膠，先在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積一層金屬銅，接著鍍一層銀，除去殘余光膠，即可制成銀薄膜微電極； 將制備的銀薄膜微電極放在0.lmol/L的NaCl溶液中電鍍，銀薄膜微電極接在正極，鉬電極接在負(fù)極，電鍍電位為0.1V，電鍍時(shí)間為2h，將電鍍好的氯化銀薄膜微電極避光保存； ③、微型氧化還原電位傳感器的制備 以金薄膜微電極作為指示電極，連接離子計(jì)的正極，以氯化銀薄膜微電極作為參比電極，連接離子計(jì)的負(fù)極，常溫下將兩電極插入0.lmol/L的硫酸亞鐵銨-硫酸高鐵銨氧化還原標(biāo)準(zhǔn)溶液中，其電位值以傳統(tǒng)的鉬電極法測(cè)定氧化還原電位的電位值作參比進(jìn)行檢驗(yàn)與校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型氧化還原電位傳感器的制備方法，其特征在于:所述步驟①和②中在基底表面未被光膠掩蔽的部位沉積是通過(guò)熱蒸發(fā)法或真空濺射法實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型氧化還原電位傳感器的制備方法，其特征在于:所述步驟②中銀薄膜微電極電鍍前經(jīng)過(guò)預(yù)處理的步驟，具體為:將制備好的銀薄膜微電極，用細(xì)砂紙輕輕打磨，再用丙酮除油，然后用lmol/L的HNO3溶液浸蝕，最后用二次水洗凈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型氧化還原電位傳感器的制備方法，其特征在于:所述步驟②中銀薄膜微電極在電鍍時(shí)處于攪拌狀態(tài)使氣泡無(wú)法富集于電極表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型氧化還原電位傳感器的制備方法，其特征在于:所述步驟②中電鍍好的氯化銀薄膜微電極放在飽和KCl溶液中避光保存。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK104049008SQ201410273381
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】余麗, 王灼琛, 程江華, 謝寧寧, 黃晶晶 申請(qǐng)人:安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所