專利名稱:用于伏安分析法的電極的制作方法
本發(fā)明提出一種用于伏安分析法的電極。
所謂伏安分析法是指利用極化現(xiàn)象的所有電化學(xué)分析方法，即指循環(huán)伏安分析法，極譜分析法，電量分析法，安培分析法，記時電位滴定法等方法。
以前，各種極譜分析法，循環(huán)伏安分析法等的電極通常是采用水銀，白金(鉑Pt)，碳精等導(dǎo)電材料制備的。
對于使用上述電極的極譜分析法，循環(huán)伏安分析法來說，無法對NH+4，SCN-，ClO-4，堿金屬離子進(jìn)行分析，既使能分析，也是非常困難的，原因是這些方法氧化還原電位過高。
因此，為分析上述離子，就必須采用除上述電氣材料之外的新材料制成的電極，例如用硝基苯或二氯乙烷等液體作為導(dǎo)電材料的電極。但其操作不方便又缺乏實(shí)用性。
本發(fā)明提供的電極，是將溶劑與高分子物質(zhì)混合，使其中包含有輔助電解質(zhì)離子的一種電極。
圖1、為用本發(fā)明的電極作為循環(huán)伏安分析裝置的作用電極的實(shí)施例。
圖2 為進(jìn)行伏安分析時的系統(tǒng)總示意圖。
圖3 為用圖1所示電極分析水溶液中四丁基銨離子時的循環(huán)伏安圖。
圖5 為用圖4所示電極分析硝基苯中的苦味酸時的循環(huán)伏安圖。
圖6 是本發(fā)明的電極示意圖;
圖7 是使用本發(fā)明電極的氨傳感器示意圖。
圖8為分析系統(tǒng)示意圖;
圖9是用圖7傳感器分析1毫克分子NH4Cl時的循環(huán)伏安圖;
圖10表示NH-4Cl濃度在0-2.0毫克分子范圍內(nèi)的電流值的變化。
圖11表示圖7傳感器電流與PH值的關(guān)系。
其中，各圖中的標(biāo)號所代表的意義如下
1……玻璃管 3，3′，12……本發(fā)明的電極
5……銀，氯化銀電極
10……伏安分析法裝置 Epa，Epc……峰值電位
Ipa……峰值電流
下面根據(jù)示圖對本發(fā)明加以說明。
圖1是將本發(fā)明電極作為循環(huán)伏安分析法中的作用電極w使用的一實(shí)施例。電極w按下述方法制成。
在玻璃管1的一端，裝一內(nèi)徑為0.3厘米的硅管2，在硅管2的頂端安裝本發(fā)明的電極3。
電極3的制法是2克聚氯乙烯(高分子物質(zhì))與10毫升硝基苯溶劑相混合，再加0.1克分子/分米3輔助電解質(zhì)四丁基銨四苯基(TBA TPB)，使其中包含有導(dǎo)電離子。
將電極3裝在硅管2的頂端后，在玻璃管1內(nèi)充滿0.1克分子/分米3的四丁基銨氯化物(TBA Cl)溶液4，再在這種溶液中插入銀。氯化銀(Ag/Agcl)電極5，電極5的另一端伸出玻璃管外。玻璃管1的另一端用仲甲醛6(パラフイルム6)密封。
圖2是進(jìn)行伏安分析時系統(tǒng)的總示意圖。7為被檢液，3為作用電極9為比較電極，10為伏安分析裝置，11為記錄儀。圖3表示將圖1所示電極用于圖2裝置中的作用電極3來分析水溶液中四甲基銨離子(TMA+)時的循環(huán)伏安圖。另外，分析過程中使用的比較電極為銀/氯化銀(Ag/Agcl)電極，使用的輔助電解質(zhì)為0.1克分子/分米3的氯化鋰(Licl)。電位掃描是在0.2伏～0.45伏間進(jìn)行的。
圖3中的虛線是被檢液中只含有輔助電解質(zhì)Licl時的循環(huán)伏安圖。實(shí)線表示含有被檢物質(zhì)TMA時的循環(huán)伏安圖。
圖中，橫軸表示電壓，縱軸表示電流。Epa表示峰值電位，其值是被檢物質(zhì)所固有的，利用這個值可以進(jìn)行定性分析。而Ipa表示峰值電流，由于其大小與濃度成比例，所以用它可以進(jìn)行定量分析。另外，定性分析也可以利用兩個峰值電位Epa和Epc的中點(diǎn)電位(半波電位Emid＝ 1/2 (Epa+Epc)進(jìn)行。
然而，采用本發(fā)明的電極進(jìn)行伏安分析，是以油水量面離子移動的原理為基礎(chǔ)的，所以當(dāng)電極使用油性溶劑與高分子物質(zhì)相混合時，被檢液必須是水性的。因此，用圖1中的電極能進(jìn)行分析的被檢液為水溶液。
另外，制成圖1中電極所能使用的溶劑并不限于用硝基苯，也可以使用二氯乙烷，正硝苯辛基醚等。
圖4表示用循環(huán)伏安法分析油性被檢液時使用的作用電極w′的一個例子。與圖1相同，1為玻璃管，5為電極，6為仲甲醛。這個電極w′是如此制成的，在玻璃管1的頂端(內(nèi)徑為0.3厘米)，裝上下述的本發(fā)明電極12后，在玻璃管內(nèi)充滿0.1克分子/分米3氯化鋰(Licl)溶液13，再在溶液13內(nèi)插入銀/氯化銀(Ag/Agcl)電極。電極12的制成方法是將高分子物質(zhì)的瓊脂與水混合后制成3%的瓊脂凝膠體，再加入輔助電解質(zhì)(0.1克分子/分米3)氯化鋰(Licl)即可制成。制作過程中使用的高分子物質(zhì)既便不是親水性的高分子，其效果仍然很好。
圖5表示使用圖4所示的電極對硝基苯中苦味酸進(jìn)行分析時的循環(huán)伏安圖。
在這個分析中，使用的輔助電解質(zhì)是0.1克分子/分米3的四丁基銨四苯基(TBA TPB)。比較電極和電位掃描則與分析TMA+時相同。圖5中的Epa，Ipa，Epc分別與圖4中對應(yīng)相同。虛線表示被檢液中只含有輔助電解質(zhì)時的循環(huán)伏安圖，實(shí)線表示含有被檢物質(zhì)苦味酸時的循環(huán)伏安圖。
另外，作為對特定離子應(yīng)有選擇性的添加劑，可以加入適量離子載體或絡(luò)形成劑及其它增塑劑。
下面，對測定氨用的伏安分析法中的電極進(jìn)行說明，這種電極是在上述的電極基礎(chǔ)上用含有銨離子的離子載體制成的。圖6所示為測定氨用的伏安分析法的電極w″，圖中，凡與圖1相同的部件注以相同的號數(shù)。
3′的制作大體與3相同，所以不同之處僅僅是，作為銨離子的離子載體，加入0.05克分子/分米3的二苯18-寇(醚)-6.14是一種熱收縮管，它的作用是用來固定硅管2。
圖7是電極w″的氨傳感器示意圖，氨傳感器S是這樣制成的使氣體透過膜(聚四氟乙烯膜)15固定在支承管(玻璃管)16的端面上，在管16內(nèi)插入電極w″和比較電極(銀/氯化銀電極)R，再裝入電解液(該電解液是0.05克分子/分米3Mgcl2溶解于0.05克分子/分米3的L-賴氨酸而得到的)17。
這里，氣體透過膜15具有完全消除試料中的共存物質(zhì)影響的作用。
當(dāng)用傳感器S進(jìn)行試驗(yàn)時，在管16內(nèi)，為確保電極w″的表面和氣體透過膜15之間的水溶液相，安裝了一個隔離板18(尼龍篩)。
圖8表示用氨傳感器S進(jìn)行伏安分析時的系統(tǒng)總體示意圖，如圖所示，19為試料注入口，20為緩沖液，21為攪動器
22為轉(zhuǎn)動體，23為恒溫槽，24為伏安分析裝置，25為記錄儀。圖9是用該系統(tǒng)對試料中銨離子進(jìn)行分析時的循環(huán)伏安圖。
分析過程中，為了使試料中的銨離子(NH+4)在緩沖液中作為氨(NH3)溶存下來，緩沖液20使用PH值為9.9的碳酸納，硼酸納。測定按下述程序進(jìn)行。
(1)首先，將氨傳感器S插入緩沖液20中，使旋轉(zhuǎn)體22旋轉(zhuǎn)。
(2)一分鐘以后，記錄循環(huán)伏安圖。電壓掃描在0.2～0.4/伏之間，掃描速度為10毫伏/秒。
(3)在幾次記錄下循環(huán)伏安圖后，檢查是否得到相同的結(jié)果，這時的循環(huán)伏安圖用圖9中虛線表示。
(4)接著，將試料(本分析中用1毫克分子NH4cl溶液)由注入口19處利用小型注射器注入(圖中未畫出)。這時伏安分析裝置24的電位固定在一個定值上。
(5)返回第(2)步，第(3)步，同樣操作后可得到循環(huán)伏安圖，這時的循環(huán)伏安圖就是圖9中的實(shí)線。
對于循環(huán)伏安圖來說，由于峰值電流是與濃度成正比例的，所以，由圖求出峰值電流后，就可以求出分析對象的離子濃度。圖中，峰值電流為13.5微安，這個值對應(yīng)于1毫克分子的氯化銨(NH4cl)濃度。
上述分析雖然是在NH4濃度值已知的情況下進(jìn)行的，但是，在分析末知濃度的NH4時，可根據(jù)用同樣方法得到的檢測線來進(jìn)行。圖10表示檢測線，該檢測線給出了濃度在0-2毫克分子范圍內(nèi)的變化值，顯然，利用這種傳感器S，即使?jié)舛茸兓苄。部梢赃M(jìn)行測定。
最后，圖11表示使用本發(fā)明電極的氨傳感器與PH值的相互關(guān)系。
分析過程和分析系統(tǒng)完全與上述的相同，所不同的僅僅是緩沖液20的PH值。
圖中，橫軸表示PH值的變化，由圖可知，利用本發(fā)明的電極時，緩沖液中的NH+4已變成NH0溶存起來，這樣的溶液在PH值為10的附近開始就顯示出穩(wěn)定的響應(yīng)。
這就是說，本發(fā)明的電極也不受共存離子的影響，顯然，本發(fā)明電極具有足夠的穩(wěn)定性。
在以上的說明中，當(dāng)制作本發(fā)明的電極時，作為離子載體，只是講述了加入合成離子載體的二苯18-寇(醚)-6的情況，當(dāng)然，除此以外，用二苯-30-寇(醚)-10，雙寇(醚)乙基類等合成離子載體也是可以的。
另外，用無活菌素，單活菌素，纈氨霉素，思鐮孢菌素等的天然離子載體，也可得到同樣結(jié)果。
利用本發(fā)明的電極，不僅可以完成過去的電極不能完成的NH+4分析，而且，由于使用了高分子材料，所以易于成形和加工。
權(quán)利要求
1、用于伏安分析法的電極，其特征在于將溶劑與高分子物質(zhì)混合，使其中含有輔助電解質(zhì)離子，用這種復(fù)合高分子材料制成的電極可用于伏安分析法。
2、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1，用于伏安分析法的電極，其特征在于使上述復(fù)合高分子材料含有離子載體，由這種材料制成的電極可用于伏安分析法。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種用于伏安分析法的電極。將溶劑與高分子物質(zhì)混合，使其中含有輔助電解質(zhì)離子，以這種復(fù)合高分子材料可以制做伏安分析法所用的電極。另外，使上述復(fù)合高分子材料含有離子載體，所得到的材料也可制做伏安分析法用的電極。利用本發(fā)明的電極，不僅可以完成過去的電極不能完成的NH4+分析，而且，由于使用了高分子材料，所以易于成形和加工。
文檔編號G01N27/30GK85103953SQ85103953
公開日1986年11月19日 申請日期1985年5月22日
發(fā)明者千田貢, 甬谷忠昭, 大堺利行 申請人:株式會社島津制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan