一種固態(tài)離子選擇電極用參比層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電化學傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種固態(tài)離子選擇電極用參比層 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 離子選擇電極可用來檢測離子濃度，目前使用最多的是濕式離子選擇電極，但濕 式離子選擇電極存在操作復(fù)雜、使用和維護成本高、響應(yīng)慢、不易攜帶等缺點。最新的固態(tài) 離子選擇電極，具有測量精確、成本低、操作簡單等特點，能廣泛適用于多種環(huán)境。固態(tài)離子 選擇電極包括：電極、參比層和離子選擇膜。
[0003] 中國專利CN104330449A公開了一種鈉離子傳感器及其制造方法，提供了一種參 比層及其制備方法，但該方法所制備鈉離子傳感器信號穩(wěn)定性和重復(fù)性還需進一步改進。 現(xiàn)有固態(tài)參比層存在吸濕的問題，若測試時間過長，會引起測試結(jié)果發(fā)生偏移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有參比層存在的問題，本發(fā)明提供一種固態(tài)離子選擇電極用參比層及其制 備方法，所制備參比層測量精度高，響應(yīng)時間短，工藝簡單，成本低。
[0005] 本發(fā)明參比層成分包括：粘結(jié)劑、緩沖劑、金屬鹽、表面活性劑和滅菌劑。
[0006] 本發(fā)明參比層制備工藝如下：（1)將粘結(jié)劑、緩沖劑、金屬鹽、表面活性劑和滅菌 劑用去離子水溶解配制成參比層溶液；（2)將溶液涂布于金屬電極棒或金屬電極片上；（3) 將涂布好的電極棒或電極片在18~30°C、相對濕度40~60%環(huán)境下干燥40~80min。
[0007] 粘結(jié)劑。粘結(jié)劑是主要的固體份基質(zhì)，在參比層中起支撐作用，使其它成分均勻分 散在參比層中。粘結(jié)劑要求是具有較好成膜性的親水性材料，選自明膠、瓊脂、聚丙烯酰胺、 聚乙烯醇或其它乙烯基聚合物中的一種或幾種，占參比層總質(zhì)量的30。/『80%。
[0008] 參比層pH在5~8. 5范圍內(nèi)，參比層具有較好的測試精度和長期穩(wěn)定性，其中pH為 6時，參比層具有最佳的穩(wěn)定電勢，且測量結(jié)果準確。
[0009] 緩沖劑。本發(fā)明緩沖劑選自有機二元羧酸及其堿金屬或銨化合物，有機羧酸需具 有3~8個碳原子和合適酸度系數(shù)，這樣才能為參比層提供較好的緩沖效果。緩沖劑選自 馬來酸、蘋果酸、丙二酸、戊二酸、琥珀酸中的一種或幾種，優(yōu)選琥珀酸，占參比層總質(zhì)量的 0· 01%~5%。
[0010] 金屬鹽。參比層起穩(wěn)定電極電勢的作用，故與電極配合使用。為減少其他陰離子 對電極電勢的影響，參比層中金屬鹽需含有與電極相同陰離子，電極通常選用銀/氯化銀 電極。因此參比層中需含氯離子，且為適用于更多的離子選擇膜，金屬鹽采用氯化鈉和氯化 鉀復(fù)配。氯化鈉與氯化鉀的配比會直接影響響應(yīng)電勢穩(wěn)定性，同時還會影響參比層與離子 選擇膜的粘接強度，通過優(yōu)化氯化鈉和氯化鉀的配比可以提高響應(yīng)的穩(wěn)定性，優(yōu)選氯化鈉 與氯化鉀的配比為5:1，占參比層總質(zhì)量的20%~50%。
[0011] 表面活性劑。為保證參比層中其它組分均勻分布，干燥后參比層厚度均勻一致，增 強離子選擇電極的穩(wěn)定性，可添加具有分散和流平作用的表面活性劑，優(yōu)選有機硅表面活 性劑，占參比層總質(zhì)量的0. 〇1%~3%。
[0012] 為保證參比層與離子選擇膜的結(jié)合強度，防止參比層響應(yīng)信號準確性和長期穩(wěn)定 性降低，參比層含水量不能過高或過低，參比層最優(yōu)含水量為30°/『40%。
[0013] 為保證參比層最優(yōu)含水量為309^40%，確保參比層氯化鈉和氯化鉀的配比和pH值 固定，需要控制其干燥時間、溫度、濕度，優(yōu)選干燥條件為：25 °C、相對濕度50%、40min。
[0014] 區(qū)別于現(xiàn)有專利，本發(fā)明的參比層電勢穩(wěn)定，通過控制PH值、金屬鹽配比、含水 量，即使測試時間過長參比層發(fā)生吸濕，參比層中的組成也不會發(fā)生改變，參比層依舊具有 優(yōu)異的信號穩(wěn)定性，且重復(fù)性測試變異系數(shù)小于〇. 3%，制備工藝簡單，成本低廉，適于大規(guī) 模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施 例。
[0016] 實施例1，將6g聚乙烯醇，Ig甘油，5g氯化鈉，Ig氯化鉀，0. 02g檸檬酸，0. 02g殺 菌劑，0. 02g殺菌劑，0. 004g表面活性劑H212溶解于100g水中，并將其涂布與銀/氯化銀 電極上，干燥條件：25°C、相對濕度50%環(huán)境下干燥40min。參比層干燥后涂布鈉離子選擇 膜(制備測試試樣1、2、3、4、5)并制備鈉離子選擇電極，測試所制備試樣對0. 01、0. 14、0. 6 mol/L硝酸鈉溶液的響應(yīng)，測試結(jié)果如下表所示。
[0017] 以上所述僅為本發(fā)明的實施方法，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本 發(fā)明書所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程交換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同 理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種固態(tài)電解質(zhì)參比層及其制備方法，其特征在于：所述固態(tài)電解質(zhì)參比層成分包 括粘結(jié)劑、緩沖劑、金屬鹽、表面活性劑和滅菌劑；固態(tài)電解質(zhì)參比層的制備方法包括以下 步驟，（1)將粘結(jié)劑、緩沖劑、金屬鹽、表面活性劑和滅菌劑用去離子水溶解配制成電解質(zhì) 溶液；（2)將溶液涂布于金屬電極棒或金屬電極片上；（3)將涂布好的電極棒或電極片在 18~30°C、相對濕度40~60%環(huán)境下干燥40~80min。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述粘結(jié)劑，其特征在于：所述粘結(jié)劑選自明膠、瓊脂、聚丙烯酰胺、 聚乙烯醇或其它乙烯基聚合物中的一種或幾種，占參比層總質(zhì)量的30。/『80%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述緩沖劑，其特征在于：所述緩沖劑選自馬來酸、蘋果酸、丙二酸、 戊二酸、琥珀酸中的一種或幾種，占參比層總質(zhì)量的〇. 〇1%~5%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬鹽，其特征在于：所述金屬鹽含有與電極相同陰離子，占參 比層總質(zhì)量的20%~50%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述參比層，其特征在于：參比層需涂布干燥后使用，濕膜厚度 100~400μm，干膜厚度8~30μm，含水量控制在15%~50%之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固態(tài)離子選擇電極用參比層及其制備方法，屬于電化學傳感器技術(shù)領(lǐng)域，用于穩(wěn)定固態(tài)離子選擇電極電勢。本發(fā)明參比層包括：粘結(jié)劑、緩沖劑、金屬鹽、表面活性劑和滅菌劑。將粘結(jié)劑、緩沖劑、金屬鹽、表面活性劑、滅菌劑用去離子水溶解配制成電解質(zhì)溶液，涂布于電極片或電極棒上，涂布厚度100~400μm，在18~30℃、相對濕度40~60%環(huán)境下干燥40~80min。本發(fā)明所制備的固態(tài)離子選擇電極用參比層克服使用傳統(tǒng)濕式離子選擇電極內(nèi)參比液存在的制造成本高，對工作環(huán)境要求嚴格，所制電極體積大，響應(yīng)慢等缺點，工藝簡單，可適應(yīng)電極微型化的趨勢。
【IPC分類】G01N27/333
【公開號】CN105301078
【申請?zhí)枴緾N201510699165
【發(fā)明人】吳國清, 向東東, 陳漢杰
【申請人】吳國清
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月23日