[发明专利]一种复合式N2O选择微电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境微生物与环境监测技术领域，主要涉及一种复合式N₂O选择微电极及其制备方法。 

背景技术

最近几十年以来，微型传感器（微电极）逐渐开始成为新兴的电化学测量技术，由于其尖端微小（通常为几十微米甚至几微米）。微型传感器在此尺度下能显现出良好的电化学性能，不但可以测定微米级的物质浓度水平，其信号还具有灵敏度高的特点。 

微型传感器通常可分为分离式与复合式两种。分离式为工作电极与参比/对电极分离，两种电极需要同时放置在相同的电解体系里才能完成测定。复合式就是将工作电极与参比/对电极整合入一根电极之内。相比于分离式电极，复合式电极具有测试灵活方便、受样品环境与测定场地干扰小、电化学信号稳定、分辨率高选择性好、操作简单安全等优点。由于其良好的性能已成为环境保护领域新兴的研究工具与方法。 

N₂O是废水生物脱氮过程中释放一种强温室气体。据报道，污水处理系统中因N₂O释放产生的温室效应占污水处理系统释放所有气体产生总温室效应的26%，在氮迁移过程中所向大气中排放的N₂O会极大程度上造成对大气环境的破坏。因此，探索氮迁移过程中N₂O何其产生机理，并进行N₂O减量化控制具有重要的意义和价值。 

发明内容

针对目前现有氮迁移过程中N₂O机理研究技术手段存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种复合式N₂O选择微电极及其制备方法，该微电极具有将 工作电极与参比电极和对电极整合在一根电极之内，从微观的角度来揭示N₂O的产生机理与控制途径。其具有分辨率高、灵敏度高、信号稳定的优点，能够原位测定生物膜、污泥絮体沉淀层中的N₂O空间分布规律。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案： 

一种复合式N₂O选择微电极，该微电极包括一个微电极主体和一个套接于其下端的外部管状锥形玻璃套管，所述微电极主体一端为锥形，另一端为圆柱形；其内腔充满膜后电解液，且沿其内腔贯穿有Ag保护阴极、Pt阴极和Ag/AgCl阳极，三者从微电极主体的圆柱形端面伸出与微电压计相连；所述微电极主体圆柱形端面用环氧树脂固定封闭，锥形尖端用硅胶膜封闭；所述外部管状锥形玻璃套管一端为锥形，另一端为圆柱形；其内腔充满选择吸附液，其锥形尖端用硅胶膜封闭，其圆柱形端面与微电极主体的锥形端相套接，套接处用环氧树脂封闭。 

本发明复合式N₂O选择微电极进一步的特征在于： 

所述微电极主体锥形的尖端直径为30-50μm。 

所述微电极主体内腔充满的膜后电解液由2mol/L的KCl和0.2mol/L的NaOH按体积比1:1配制而成。 

所述外部管状锥形玻璃套管锥形尖端直径为50-70μm。 

所述外部管状锥形玻璃套管内腔充满的选择吸附液为pH值为11.5-12.5的抗坏血酸盐溶液。 

所述微电极主体和锥形玻璃套管套接后，两尖端距离为100-180μm。 

相应地，本发明还给出了一种复合式N₂O选择微电极的制备方法，包括下述步骤： 

第一步，组装微电极主体 

1）制作锥形玻璃管毛坯柱：将两个自耦调压器串联，用微型操作器将玻璃管固定在加热线圈中部；玻璃管下端用胶布接有负重；打开电源后，线圈加热融 化玻璃管，当玻璃管快掉下时，迅速关掉电源，完成第一次拉制；再将第一次拉制后的玻璃管尖端朝上，固定在加热线圈的中部，打开电源后，在玻璃管快掉下时，迅速将一级电压增大，并迅速关闭电源，完成第二次拉制；拉制完成后用砂纸将其尖端打磨平整，制成锥形玻璃管毛坯柱； 

2）锥形玻璃管毛坯柱尖端切平：用刀片将拉制好的毛坯柱尖端棱刺处切平整，得到尖端直径为30-50μm锥形玻璃管； 

3）组装管状锥形玻璃管电极：将锥形玻璃管尖端用硅胶膜封闭，封闭深度为20-30μm，向管状锥形玻璃管中注满膜后电解液，将Pt阴极与Ag保护阴极分别从管状锥形玻璃管圆柱形端面插入至尖端，Pt阴极尖端在前，Ag保护阴极在后，二者距离控制在80-100μm；最后插入Ag/AgCl阳极，得到管状锥形玻璃管电极；