以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極及其制備方法。制備時(shí)基材可用碳纖維,或碳膜包覆的金屬絲,在硝基苯胺溶液中通過電化學(xué)作用形成摻雜聚苯胺。本發(fā)明具有制備簡(jiǎn)便,機(jī)械強(qiáng)度高,韌性大,靈敏度高,體積小,探測(cè)響應(yīng)快,檢測(cè)下限低,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),與全固態(tài)參比電極配套使用,適用于對(duì)海水、養(yǎng)殖用水和化學(xué)、化工水介質(zhì)中的酸根含量進(jìn)行在線探測(cè)和長(zhǎng)期原位監(jiān)測(cè)。
【專利說明】
以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)探測(cè)技術(shù),尤其涉及以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硝酸根廣泛地存在于環(huán)境中,如化肥農(nóng)藥、食品、工業(yè)產(chǎn)品、水體中都含有各種形態(tài)的硝酸鹽。在水環(huán)境中,過量的硝酸根會(huì)影響水的質(zhì)量,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有著嚴(yán)重的危害。硝酸根離子的濃度作為反映水體質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),在水質(zhì)量評(píng)估及水環(huán)境治理中有著重要意義。本發(fā)明的目的是針對(duì)這一需求提供一類高靈敏度硝酸根離子電極及其制備方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極及其制備方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,它包括碳基材,以及包覆在基材上的聚硝基苯胺敏感膜。
[0006]所述的聚硝基苯胺是鄰硝基苯胺或間硝基苯胺中的一種在鹽酸溶液中經(jīng)電化學(xué)方法在碳基材表面原位聚合形成的聚合物包覆層。鄰硝基苯胺或間硝基苯胺是在苯胺單體上接枝有一個(gè)硝酸根離子。在聚合反應(yīng)后,苯胺單體上的硝酸根離子對(duì)位于聚合后聚苯胺分子鏈上胺基的離子選擇性有影響。在硝酸根離子的作用下,聚苯胺分子鏈上的胺基對(duì)溶液中的硝酸根離子具有高度選擇性,能通過可逆性氧化還原反應(yīng)接受或釋放硝酸根離子,從而對(duì)溶液中的硝酸根離子濃度具有能斯特響應(yīng)。這是聚硝基苯胺能夠作為硝酸根離子敏感膜的內(nèi)在原因。
[0007]所述的碳基材(I)是碳纖維、石墨纖維、炭化纖維、石墨棒、碳棒、碳膜包覆金屬絲中的一種。所述的炭化纖維是天然植物纖維,如棉、木棉、劍麻、蕉麻、苧麻、亞麻、大麻、黃麻等在無氧條件下加熱到350至650°C炭化產(chǎn)物。
[0008]碳纖維、石墨纖維、炭化纖維具有良好的電導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性,因此適合于用作電極基材。
[0009]所述的金屬絲是(311、祖、48、(:0、0(1絲中的一種,碳膜包覆的步驟是:
[0010]I)將聚丙烯腈加入極性有機(jī)溶劑中,將溶液加熱到70至100°C并攪拌直至溶解,得到濃度為10-15% (wt)的溶液,密封備用;
[0011]所述的極性有機(jī)溶劑是二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、吡啶、甲酰胺中的一種或數(shù)種。
[0012]2)用金屬絲蘸取聚丙烯腈溶液;將金屬絲倒置,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至600至700 °C并恒溫0.5至2小時(shí),得到碳膜包覆金屬絲。
[0013]以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極的制備方法,其特征在于它的步驟如下:
[0014]I)將鄰硝基苯胺或間硝基苯胺中的一種溶解在0.5至1.0N的鹽酸溶液中,配制成濃度為0.5至1.0摩爾的溶液,攪拌至完全溶解,得到硝基苯胺溶液;
[0015]2)調(diào)節(jié)CHI760D電化學(xué)工作站,參數(shù)為:循環(huán)伏安法,掃描電壓0-1.2V,靈敏度10—3A;以待鍍碳基材作為工作電極,鉑電極為輔助電極,Ag/AgCl電極為參比電極,在硝基苯胺溶液中掃描5循環(huán)至20循環(huán),表面形成質(zhì)子摻雜聚硝基苯胺。
[0016]本發(fā)明提供的硝酸根離子電極適用于觀測(cè)天然水體以及化學(xué)、化工過程水介質(zhì)的硝酸根離子濃度,所提供的制作方法簡(jiǎn)便易行,成本低廉。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極包括碳基材I以及包覆在基材上的聚硝基苯胺敏感膜。
[0018]所述的聚硝基苯胺是鄰硝基苯胺或間硝基苯胺中的一種在鹽酸溶液中經(jīng)電化學(xué)方法在碳基材表面原位聚合形成的聚合物包覆層。鄰硝基苯胺或間硝基苯胺是在苯胺單體上接枝有一個(gè)硝酸根離子。在聚合反應(yīng)后,苯胺單體上的硝酸根離子對(duì)位于聚合后聚苯胺分子鏈上胺基的離子選擇性有影響。在硝酸根離子的作用下,聚苯胺分子鏈上的胺基對(duì)溶液中的硝酸根離子具有高度選擇性,能通過可逆性氧化還原反應(yīng)接受或釋放硝酸根離子,從而對(duì)溶液中的硝酸根離子濃度具有能斯特響應(yīng)。這是聚硝基苯胺能夠作為硝酸根離子敏感膜的內(nèi)在原因。
[0019]所述的碳基材(I)是碳纖維、石墨纖維、炭化纖維、石墨棒、碳棒、碳膜包覆金屬絲中的一種。所述的炭化纖維是天然植物纖維,如棉、木棉、劍麻、蕉麻、苧麻、亞麻、大麻、黃麻等在無氧條件下加熱到350至650°C炭化產(chǎn)物。
[0020]碳纖維、石墨纖維、炭化纖維具有良好的電導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性,因此適合于用作電極基材。碳纖維和碳化纖維缺乏剛度,在需要電極具有一定剛度的場(chǎng)合,建議使用碳膜包覆金屬絲作為電極基材。
[0021 ]所述的金屬絲是(:11、祖、48、(:0、0(1絲中的一種,碳膜包覆的步驟是:
[0022]I)將聚丙烯腈加入極性有機(jī)溶劑中,將溶液加熱到70至100°C并攪拌直至溶解,得到濃度為10-15% (wt)的溶液,密封備用;
[0023]所述的極性有機(jī)溶劑是二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、吡啶、甲酰胺中的一種或數(shù)種。推薦使用DMF。
[0024]2)用金屬絲蘸取聚丙烯腈溶液;將金屬絲倒置,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至600至700 °C并恒溫0.5至2小時(shí),得到碳膜包覆金屬絲。
[0025]聚丙烯腈的炭化始于200°C左右,一直持續(xù)到900°C以上。在600至700°C聚丙烯腈體積收縮率最大,且重量趨于穩(wěn)定,可視為最佳炭化溫度。
[0026]以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極的制備方法,其特征在于它的步驟如下:
[0027]I)將鄰硝基苯胺或間硝基苯胺中的一種溶解在0.5至1.0N的鹽酸溶液中,配制成濃度為0.5至1.0摩爾的溶液,攪拌至完全溶解,得到硝基苯胺溶液。
[0028]使用接枝有硝酸根離子的苯胺類化合物作為離子敏感膜的前驅(qū)體,硝酸根離子應(yīng)位于氨基的鄰位或間位。在配制的溶液中,苯胺類化合物的摩爾濃度與鹽酸的摩爾濃度最好相等。
[0029]2)調(diào)節(jié)CHI760D電化學(xué)工作站,參數(shù)為:循環(huán)伏安法,掃描電壓0-1.6V,靈敏度10—3A;以待鍍碳基材作為工作電極,鉑電極為輔助電極,Ag/AgCl電極為參比電極,在硝基苯胺溶液中掃描5循環(huán)至20循環(huán),表面形成質(zhì)子摻雜聚硝基苯胺。
[0030]電化學(xué)掃描使得硝基苯胺在基材表面原位聚合形成致密的包覆層,并被質(zhì)子摻雜。包覆層具有良好的傳導(dǎo)性,以及對(duì)硝酸根離子的高選擇性。
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0032]實(shí)施例1
[0033]I)將長(zhǎng)度為3厘米的銅絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0034]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基甲酰胺(DMF)中,將溶液加熱到100°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15%(wt)的溶液;
[0035]3)將銅絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的銅絲;
[0036]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銅絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0037]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0038]實(shí)施例2
[0039]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鎳絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0040]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基亞砜(DMSO)中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15 % (wt)的溶液;
[0041]3)將鎳絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鎳絲;
[0042]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鎳絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為lOcls。
[0043]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0044]實(shí)施例3
[0045]I)將長(zhǎng)度為3厘米的銀絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0046]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g吡啶中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0047]3)將銀絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的銀絲;
[0048]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銀絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為5cls。
[0049]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0050]實(shí)施例4
[0051]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鈷絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0052]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g甲酰胺中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0053]3)將鈷絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鈷絲;
[0054]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鈷絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為5cls。
[0055]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0056]實(shí)施例5
[0057]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鎘絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0058]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g甲酰胺中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0059]3)將鎘絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鎘絲;
[0060]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鎘絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0061]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0062]實(shí)施例6
[0063]I)將長(zhǎng)度為3厘米的銅絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0064]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基甲酰胺(DMF)中,將溶液加熱到100°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15%(wt)的溶液;
[0065]3)將銅絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的銅絲;
[0066]4)稱取1.281g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銅絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0067]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0068]實(shí)施例7
[0069]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鎳絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0070]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基亞砜(DMSO)中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15 % (wt)的溶液;
[0071]3)將鎳絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鎳絲;
[0072]4)稱取1.281g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鎳絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為lOcls。
[0073]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0074]實(shí)施例8
[0075]I)將長(zhǎng)度為3厘米的銀絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0076]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g吡啶中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0077]3)將銀絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的銀絲;
[0078]4)稱取1.281g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銀絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為5cls。
[0079]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0080]實(shí)施例9
[0081]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鈷絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0082]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g甲酰胺中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0083]3)將鈷絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鈷絲;
[0084]4)稱取1.281g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鈷絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為5cls。
[0085]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0086]實(shí)施例10
[0087]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鎘絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0088]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g甲酰胺中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0089]3)將鎘絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鎘絲;
[0090]4)稱取1.281g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鎘絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0091]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0092]實(shí)施例11
[0093]I)將長(zhǎng)度為3厘米的銅絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0094]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基亞砜(DMSO)中,將溶液加熱到100°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15 % (wt)的溶液;
[0095]3)將銅絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的銅絲;
[0096]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銅絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0097]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0098]實(shí)施例12
[0099]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鎳絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0100]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g吡啶中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0101]3)將鎳絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鎳絲;
[0102]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鎳絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為lOcls。
[0103]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0104]實(shí)施例13
[0105]I)將長(zhǎng)度為3厘米的銀絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0106]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g甲酰胺中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15% (wt)的溶液;
[0107]3)將銀絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的銀絲;
[0108]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銀絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為5cls。
[0109]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0110]實(shí)施例14
[0111]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鈷絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0112]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基甲酰胺(DMF)中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15 % (wt)的溶液;
[0113]3)將鈷絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鈷絲;
[0114]4)稱取1.281 g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鈷絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為5cls。
[0115]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0116]實(shí)施例15
[0117]I)將長(zhǎng)度為3厘米的鎘絲I,先在丙酮溶液中超聲清洗,除去表面油污,再在IM稀鹽酸中超聲清洗,除去氧化物,再用去離子水超聲清洗后干燥;
[0118]2)稱取0.75g聚丙烯腈于5g 二甲基亞砜(DMSO)中,將溶液加熱到70°C并攪拌直至溶解,得到濃度為15 % (wt)的溶液;
[0119]3)將鎘絲倒置,蘸取聚丙烯腈溶液,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至700°C并恒溫2小時(shí),得到碳膜包覆的鎘絲;
[0120]4)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的鎘絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0121]5)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0122]實(shí)施例16
[0123]I)量取4厘米在無氧條件下400°C炭化的木棉作為待鍍碳基材;
[0124]2)稱取1.281g鄰硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的鄰硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銅絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為lOcls。
[0125]3)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0126]實(shí)施例17
[0127]I)量取4厘米在無氧條件下400°C炭化的碳纖維作為待鍍碳基材;
[0128]2)稱取1.281 g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銅絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為lOcls。
[0129]3)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
[0130]實(shí)施例18
[0131]I)量取4厘米在無氧條件下400°C炭化的石墨纖維作為待鍍碳基材;
[0132]2)稱取1.281 g間硝基苯胺,溶解于20mL IM的鹽酸中,制得0.5M的間硝基苯胺溶液;通過CHI760D電化學(xué)工作站用循環(huán)伏安法在已包覆碳膜的銅絲表面電鍍一層聚苯胺2,三電極體系中銅絲I為工作電極,輔助電極為Pt電極,參比電極為商業(yè)Ag/AgCl電極,循環(huán)伏安法掃描電壓為0-1.2V,掃描速度為50mV/s,掃描循環(huán)數(shù)為20cls。
[0133]3)電鍍完成后用無水酒精淋洗電極,去掉電極表面的硝基苯胺低聚物,待酒精揮發(fā)后待用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,其特征在于它包括碳基材(I)、聚硝基苯胺⑵。2.以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,其特征在于所述的聚硝基苯胺是鄰硝基苯胺或間硝基苯胺中的一種在鹽酸溶液中經(jīng)電化學(xué)方法在碳基材表面原位聚合形成的聚合物包覆層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,其特征在于,所述的碳基材(I)是碳纖維、石墨纖維、炭化纖維、石墨棒、碳棒、碳膜包覆金屬絲中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,其特征在于,所述的炭化纖維是天然植物纖維,包括棉、木棉、劍麻、蕉麻、芒麻、亞麻、大麻、黃麻,在無氧條件下加熱到350至650°C的炭化產(chǎn)物。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,其特征在于,所述的金屬絲是<^11、祖、48、(:0、0(1絲中的一種,碳膜包覆的步驟是: 1)將聚丙烯腈加入極性有機(jī)溶劑中,將溶液加熱到70至100°C并攪拌直至溶解,得到濃度為10-15 % (wt)的溶液,密封備用; 2)用金屬絲蘸取聚丙烯腈溶液;將金屬絲倒置,在氮?dú)獗Wo(hù)下在馬弗爐中升溫至600至700 °C并恒溫0.5至2小時(shí),得到碳膜包覆金屬絲。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極,其特征在于所述的極性有機(jī)溶劑是二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、吡啶、甲酰胺中的一種或數(shù)種。7.—種以聚硝基苯胺為敏感膜的硝酸根離子電極的制備方法,其特征在于它的步驟如下: 1)將鄰硝基苯胺或間硝基苯胺中的一種溶解在0.5至1.0N的鹽酸溶液中,配制成濃度為0.5至1.0摩爾的溶液,攪拌至完全溶解,得到硝基苯胺溶液; 2)調(diào)節(jié)CHI760D電化學(xué)工作站,參數(shù)為:循環(huán)伏安法,掃描電壓0-1.2V,靈敏度10—3A;以待鍍碳基材作為工作電極,鉑電極為輔助電極,Ag/AgCl電極為參比電極,在硝基苯胺溶液中掃描5循環(huán)至20循環(huán),表面形成質(zhì)子摻雜聚硝基苯胺。
【文檔編號(hào)】G01N27/333GK106066354SQ201610347665
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日 公開號(hào)201610347665.9, CN 106066354 A, CN 106066354A, CN 201610347665, CN-A-106066354, CN106066354 A, CN106066354A, CN201610347665, CN201610347665.9
【發(fā)明人】葉瑛, 張瀟, 夏天, 邢亮, 周一凡, 闞雅婷, 黃元鳳, 趙正陽
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)