氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極及制備方法，其特征是，包括如下步驟：（1）對(duì)玻碳電極進(jìn)行前處理和活化處理；（2）在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺；（3）將四十二烷基溴化銨、鄰硝基苯辛醚、聚氯乙烯和三十二烷基甲基氯化銨溶于四氫呋喃中，在玻璃片上做出薄膜，粘結(jié)在玻碳電極上；（4）制作氯化鉀瓊脂；（5）將橡膠圈一端放在玻璃片或平板上，將氯化鉀瓊脂倒入橡膠圈中，將電極具有敏感膜的一端插入橡膠圈中，然后將橡膠圈的另一端固定在玻碳電極的電極桿上；（6）將電極在硝酸鈉溶液中活化。本發(fā)明所述電極穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，選擇性好，使用壽命長，可用于水中硝酸根的連續(xù)分析與測定。
【專利說明】
氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種硝酸根離子選擇電極，尤其是一種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境水污染日益嚴(yán)重，總氮含量是衡量水質(zhì)狀況的一個(gè)重要因素。硝酸鹽是氮化物中的一種，過量的硝酸鹽不僅會(huì)使水質(zhì)產(chǎn)生富營養(yǎng)化，還會(huì)影響人們的健康。為了更好的實(shí)現(xiàn)在線檢測水質(zhì)硝酸鹽含量的目標(biāo)，首要的問題就是開發(fā)一種能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定、 快速的檢測裝置。近年來迅速發(fā)展起來的離子選擇電極法有測量范圍廣、響應(yīng)迅速、設(shè)備簡單的優(yōu)勢，適于水中離子的檢測。因此，研發(fā)硝酸根離子選擇電極對(duì)水質(zhì)中硝酸根的檢測很有意義。
[0003]目前常用的有液態(tài)硝酸根離子選擇電極和全固態(tài)硝酸根離子選擇電極。液態(tài)硝酸根離子選擇電極采用內(nèi)參比電極，容易產(chǎn)生內(nèi)參比溶液泄露的問題，且電位變化受溫度的影響較大。全固態(tài)的硝酸根離子選擇電極存在電極使用壽命短和穩(wěn)定性差的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極及制備方法，該電極穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，選擇性好，使用壽命長，可用于水中硝酸根的連續(xù)分析與測定。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極，包括銅棒，其特征是:所述銅棒的端部設(shè)有玻碳電極，銅棒和玻碳電極設(shè)置在管套內(nèi)，管套靠近玻碳電極的一端套接橡膠圈，橡膠圈內(nèi)填充氯化鉀瓊脂，氯化鉀瓊脂內(nèi)設(shè)有敏感膜，敏感膜上設(shè)有導(dǎo)電聚合物，敏感膜通過導(dǎo)電聚合物與玻碳連接。
[0006]所述氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，其特征是，包括如下步驟:(1)對(duì)玻碳電極進(jìn)行前處理和電化學(xué)活化處理；(2)在玻碳電極的表面電聚合導(dǎo)電聚合物:采用循環(huán)伏安法在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺；(3)制備敏感膜:取1?2mg四十二燒基溴化銨、63?65mg鄰硝基苯辛醚、31?33mg聚氯乙烯和8?10mg三十二烷基甲基氯化銨溶解于7.12g?8.89g四氫呋喃中，形成膜溶液;采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在玻璃片上做出厚度為0.4?0.5mm的薄膜，然后粘結(jié)在步驟(2)得到的玻碳電極上；(4)將2?4g瓊脂溶于96?98g去離子水中，采用水浴加熱法將上述混合物加熱至90? 97°C，待瓊脂全部溶解后加入25?35g氯化鉀，保持溫度不變待用；(5)電極成型:將橡膠圈一端放在玻璃片或平板上，將完全溶解的氯化鉀瓊脂倒入橡膠圈中，將步驟(3)得到的電極具有敏感膜的一端插入橡膠圈中，敏感膜和氯化瓊脂的前端留有0.1?0.2cm的距離，使氯化瓊脂包裹住敏感膜，然后將橡膠圈的另一端固定在玻碳電極的電極桿上，待氯化瓊脂凝固；(6)電極活化:將步驟(5)得到的電極在0.1?0.0lmol/L的硝酸鈉溶液中活化20?24h， 然后取出用去離子水清洗干凈。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中循環(huán)伏安法的具體過程為:以玻碳電極作為工作電極， 飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極插入電解液中，在電化學(xué)工作站上采用循環(huán)伏安法，在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺;所述電位為一 0.1?0.9V，掃描速度為10?500mV/s，循環(huán)圈數(shù)為8?20圈。
[0008]進(jìn)一步的，所述電解液為苯胺單體溶液，制備過程為:按質(zhì)量比88?90: 3?3.5: 0.9?1:6?7稱取濃度為0.lmol/L的硝酸鈉溶液、濃鹽酸、苯胺和去離子水，向硝酸鈉溶液中加入去離子水，邊攪拌邊混合加入濃鹽酸，最后將苯胺單體溶解于上述混合溶液中，得到所述苯胺單體溶液。
[0009]本發(fā)明所述氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極與傳統(tǒng)的液態(tài)硝酸根離子選擇電極相比，省去了內(nèi)參比電極，避免了內(nèi)參比溶液泄露的問題，使用操作方便，電位變化受溫度的影響也不大;與全固態(tài)的硝酸根離子選擇電極相比，因?yàn)榄傊哂泻芎玫哪绦浴?穩(wěn)定性和凝聚性，在溶液中連續(xù)測量時(shí)能夠?qū)δて鸬奖Ｗo(hù)和緩沖的作用，所以能夠延長電極的使用壽命和提升電極的穩(wěn)定性;氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的能斯特響應(yīng)范圍是KrlnrV) 1/L，電極的斜率為-55mV/dec;電極穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，選擇性好，使用壽命長，可用于水中硝酸根的連續(xù)分析與測定?！靖綀D說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所述選擇電極的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]如圖1所示:所述氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極包括銅棒1、玻碳2、導(dǎo)電聚合物3、敏感膜4、氯化鉀瓊脂5、橡膠圈6、管套7等。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明所述氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極，包括銅棒1，銅棒 1的端部設(shè)有玻碳2,銅棒1和玻碳2設(shè)置在套管7內(nèi)，套管7靠近玻碳2的一端套接橡膠圈6,橡膠圈6內(nèi)填充氯化鉀瓊脂5，氯化鉀瓊脂5內(nèi)設(shè)有敏感膜4，敏感膜4上設(shè)有導(dǎo)電聚合物3，敏感膜4通過導(dǎo)電聚合物3與玻碳2連接。
[0014]實(shí)施例1: 一種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，包括如下步驟:(1)對(duì)玻碳電極的表面依次用砂紙、氧化鋁打磨干凈，再分別用酒精、去離子水沖洗干凈，最后在0.5mol/L的硫酸中通過循環(huán)伏安掃描法對(duì)電極進(jìn)行電化學(xué)活化處理；(2)在玻碳電極的表面電聚合導(dǎo)電聚合物:采用循環(huán)伏安法在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺，具體過程為:以玻碳電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極插入電解液中，在電化學(xué)工作站上采用循環(huán)伏安法，在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺;所述電位為一0.1V，掃描速度為10mV/s，循環(huán)圈數(shù)為8圈； 所述電解液為苯胺單體溶液，制備過程為:按質(zhì)量比88:3: 0.9:6稱取濃度為0.lmol/L的硝酸鈉溶液、濃鹽酸、苯胺和去離子水，向硝酸鈉溶液中加入去離子水，邊攪拌邊混合加入濃鹽酸，最后將苯胺單體溶解于上述混合溶液中，得到所述苯胺單體溶液；
(3)制備敏感膜:取Img四十二燒基溴化錢、63mg鄰硝基苯辛醚、3Img聚氯乙稀和8mg三十二烷基甲基氯化銨溶解于7.12g四氫呋喃中，形成膜溶液;采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在玻璃片上做出厚度為0.4mm的薄膜，然后粘結(jié)在步驟(2)得到的玻碳電極上；
(4)將2g瓊脂溶于96g去離子水中，采用水浴加熱法將上述混合物加熱至90°C，待瓊脂全部溶解后加入25g氯化鉀，保持溫度不變待用；
(5)電極成型:將橡膠圈一端放在玻璃片或平板上，將完全溶解的氯化鉀瓊脂倒入橡膠圈中，將步驟(3)得到的電極具有敏感膜的一端插入橡膠圈中，敏感膜和氯化瓊脂的前端留有0.1cm的距離，使氯化瓊脂包裹住敏感膜，然后將橡膠圈的另一端固定在玻碳電極的電極桿上，待氯化瓊脂凝固；
(6)電極活化:將步驟(5)得到的電極在0.lmol/L的硝酸鈉溶液中活化20h，然后取出用去離子水清洗干凈。
[0015]實(shí)施例2:—種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，包括如下步驟:
(1)對(duì)玻碳電極的表面依次用砂紙、氧化鋁打磨干凈，再分別用酒精、去離子水沖洗干凈，最后在0.5mol/L的硫酸中通過循環(huán)伏安掃描法對(duì)電極進(jìn)行電化學(xué)活化處理；
(2)在玻碳電極的表面電聚合導(dǎo)電聚合物:采用循環(huán)伏安法在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺，具體過程為:以玻碳電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極插入電解液中，在電化學(xué)工作站上采用循環(huán)伏安法，在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺;所述電位為0.9V，掃描速度為500mV/s，循環(huán)圈數(shù)為20圈；
所述電解液為苯胺單體溶液，制備過程為:按質(zhì)量比90:3.5: 1:7稱取濃度為0.lmol/L的硝酸鈉溶液、濃鹽酸、苯胺和去離子水，向硝酸鈉溶液中加入去離子水，邊攪拌邊混合加入濃鹽酸，最后將苯胺單體溶解于上述混合溶液中，得到所述苯胺單體溶液；
(3 )制備敏感膜:取2mg四十二燒基溴化錢、65mg鄰硝基苯辛醚、3 3mg聚氯乙稀和I Omg三十二烷基甲基氯化銨溶解于8.89g四氫呋喃中，形成膜溶液;采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在玻璃片上做出厚度為0.5mm的薄膜，然后粘結(jié)在步驟(2)得到的玻碳電極上；
(4)將4g瓊脂溶于98g去離子水中，采用水浴加熱法將上述混合物加熱至97°C，待瓊脂全部溶解后加入35g氯化鉀，保持溫度不變待用；
(5)電極成型:將橡膠圈一端放在玻璃片或平板上，將完全溶解的氯化鉀瓊脂倒入橡膠圈中，將步驟(3)得到的電極具有敏感膜的一端插入橡膠圈中，敏感膜和氯化瓊脂的前端留有0.2cm的距離，使氯化瓊脂包裹住敏感膜，然后將橡膠圈的另一端固定在玻碳電極的電極桿上，待氯化瓊脂凝固；
(6)電極活化:將步驟(5)得到的電極在0.0lmol/L的硝酸鈉溶液中活化24h，然后取出用去離子水清洗干凈。
[0016]實(shí)施例3:—種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，包括如下步驟:
(I)對(duì)玻碳電極的表面依次用砂紙、氧化鋁打磨干凈，再分別用酒精、去離子水沖洗干凈，最后在0.5mol/L的硫酸中通過循環(huán)伏安掃描法對(duì)電極進(jìn)行電化學(xué)活化處理；(2)在玻碳電極的表面電聚合導(dǎo)電聚合物:采用循環(huán)伏安法在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺，具體過程為:以玻碳電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極插入電解液中，在電化學(xué)工作站上采用循環(huán)伏安法，在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺;所述電位為0.5V，掃描速度為100mV/S，循環(huán)圈數(shù)為10圈；所述電解液為苯胺單體溶液，制備過程為:按質(zhì)量比89: 3.3: 0.9: 6.5稱取濃度為 0.lmol/L的硝酸鈉溶液、濃鹽酸、苯胺和去離子水，向硝酸鈉溶液中加入去離子水，邊攪拌邊混合加入濃鹽酸，最后將苯胺單體溶解于上述混合溶液中，得到所述苯胺單體溶液；(3)制備敏感膜:取1.5mg四十二燒基溴化銨、64mg鄰硝基苯辛醚、32mg聚氯乙稀和9mg 三十二烷基甲基氯化銨溶解于8g四氫呋喃中，形成膜溶液;采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在玻璃片上做出厚度為〇.45mm的薄膜，然后粘結(jié)在步驟(2)得到的玻碳電極上；(4)將3g瓊脂溶于97g去離子水中，采用水浴加熱法將上述混合物加熱至95°C，待瓊脂全部溶解后加入30g氯化鉀，保持溫度不變待用；(5)電極成型:將橡膠圈一端放在玻璃片或平板上，將完全溶解的氯化鉀瓊脂倒入橡膠圈中，將步驟(3)得到的電極具有敏感膜的一端插入橡膠圈中，敏感膜和氯化瓊脂的前端留有0.15cm的距離，使氯化瓊脂包裹住敏感膜，然后將橡膠圈的另一端固定在玻碳電極的電極桿上，待氯化瓊脂凝固；(6)電極活化:將步驟(5)得到的電極在0.05mol/L的硝酸鈉溶液中活化22h，然后取出用去離子水清洗干凈。
[0017]本發(fā)明得到的氯化鉀瓊脂全固態(tài)離子選擇電極的能斯特響應(yīng)范圍是1 (T1 -1 (T 5mol/L，電極的斜率為-55mV/dec。這種電極穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，選擇性好，使用壽命長， 可用于水中硝酸根的連續(xù)分析與測定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極，包括銅棒(1)，其特征是:所述銅棒(I)的端部設(shè)有玻碳電極(2)，銅棒(I)和玻碳電極(2)設(shè)置在管套(7)內(nèi)，管套(7)靠近玻碳電極(2)的一端套接橡膠圈(6)，橡膠圈(6)內(nèi)填充氯化鉀瓊脂(5)，氯化鉀瓊脂(5)內(nèi)設(shè)有敏感膜(4)，敏感膜(4)上設(shè)有導(dǎo)電聚合物(3)，敏感膜(4)通過導(dǎo)電聚合物(3)與玻碳(2)連接。2.—種氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，其特征是，包括如下步驟: (1)對(duì)玻碳電極進(jìn)行前處理和電化學(xué)活化處理； (2)在玻碳電極的表面電聚合導(dǎo)電聚合物:采用循環(huán)伏安法在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺； (3)制備敏感膜:取I?2mg四十二燒基溴化錢、63?65mg鄰硝基苯辛醚、31?33mg聚氯乙烯和8?1mg三十二烷基甲基氯化銨溶解于7.12g?8.89g四氫呋喃中，形成膜溶液;采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在玻璃片上做出厚度為0.4?0.5mm的薄膜，然后粘結(jié)在步驟(2)得到的玻碳電極上； (4)將2?4g瓊脂溶于96?98g去離子水中，采用水浴加熱法將上述混合物加熱至90?97°C，待瓊脂全部溶解后加入25?35g氯化鉀，保持溫度不變待用； (5)電極成型:將橡膠圈一端放在玻璃片或平板上，將完全溶解的氯化鉀瓊脂倒入橡膠圈中，將步驟(3)得到的電極具有敏感膜的一端插入橡膠圈中，敏感膜和氯化瓊脂的前端留有0.1?0.2cm的距離，使氯化瓊脂包裹住敏感膜，然后將橡膠圈的另一端固定在玻碳電極的電極桿上，待氯化瓊脂凝固； (6 )電極活化:將步驟(5 )得到的電極在0.1?0.0 ImoI/L的硝酸鈉溶液中活化20?24h，然后取出用去離子水清洗干凈。3.如權(quán)利要求2所述的氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，其特征是:所述步驟(2)中循環(huán)伏安法的具體過程為:以玻碳電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極插入電解液中，在電化學(xué)工作站上采用循環(huán)伏安法，在玻碳電極上聚合得到導(dǎo)電聚合物聚苯胺;所述電位為一0.1?0.9V，掃描速度為10?500mV/s，循環(huán)圈數(shù)為8?20圈。4.如權(quán)利要求3所述的氯化鉀瓊脂全固態(tài)硝酸根離子選擇電極的制備方法，其特征是:所述電解液為苯胺單體溶液，制備過程為:按質(zhì)量比88?90: 3?3.5: 0.9?1:6?7稱取濃度為0.1mo 1/L的硝酸鈉溶液、濃鹽酸、苯胺和去離子水，向硝酸鈉溶液中加入去離子水，邊攪拌邊混合加入濃鹽酸，最后將苯胺單體溶解于上述混合溶液中，得到所述苯胺單體溶液。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK105973960SQ201610555753
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】楊慧中, 楊金鳳, 胡惠新, 宋小娟, 陳剛
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)