[发明专利]一种于磁场诱导的固体接触传导层及固态离子选择性电极

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，具体地说是一种于磁场诱导的固体接触传导层及固态离子选择性电极。

背景技术

固态离子选择性电极通常由电极基体、固体接触传导层和离子选择性敏感膜三部分组成，其中，固体接触传导层的存在是为了增强离子选择性敏感膜与电子导体界面间离子-电子传导性和疏水性，进而改善固态离子选择性电极的电位稳定性和重现性。目前已报道的固体接触传导层有导电聚合物、碳基纳米材料、贵金属纳米颗粒等，这些材料的使用均已明显地提高了固态离子选择性电极的电位稳定性和重现性。然而，这些固体接触传导层大多采用物理滴涂方法或电化学沉积方法制备，前者操作繁琐耗时，且固体接触传导层的厚度不能精确控制；后者通常需要采用三电极体系制备，装置复杂，且需要专业人员控制。这些均限制固态离子选择性电极的长远发展。

发明内容

本发明的目的在于克服已有固体接触传导层制备技术中操作繁琐耗时和装置复杂等不足，提供一种于磁场诱导的固体接触传导层及固态离子选择性电极。

一种利用基于磁场诱导的固体接触传导层制备的固态离子选择性电极，固态离子选择性电极为基体、固体接触传导层和含有离子载体的聚合物敏感膜；所述固体接触传导层为通过磁场诱导吸附于电极基体表面的固体粉末磁性石墨烯。

进一步的说：

(1)通过磁场诱导将固体粉末磁性石墨烯吸附于电极基体表面，获得带有固体接触传导层的电极基体；

(2)在步骤(1)制得的电极基体表面采用四氢呋喃将含有离子载体的聚合物敏感膜黏附于上述步骤(1)获得电极基体的固体接触传导层上，而后置于室温下干燥，形成固态离子选择性电极。

所述固体接触传导层为通过磁场诱导吸附于电极基体表面的固体粉末磁性石墨烯。

所述磁场诱导是将磁铁放置在电极基体的一侧，利用磁场效应将磁性石墨烯物理吸附固定在电极基体的另一侧。

所述磁性石墨烯由四氧化三铁修饰的还原石墨烯组成。

所述的磁铁是指汝铁硼磁铁，磁力大于5000高斯，所述的磁性石墨烯由四氧化三铁修饰的还原石墨烯组成，其质量为0.1-10mg；所述的磁性石墨烯中四氧化三铁修饰的还原石墨烯的质量比为10-90％。

所述电极基体为磁性金盘电极、磁性玻碳电极或磁性铂盘电极。

所述含有离子载体的聚合物膜溶液由聚合物基体材料、增塑剂、亲脂性离子交换剂、离子载体以及溶剂组成。

一种利用基于磁场诱导的固体接触传导层制备的固态离子选择性电极的制备方法：

(1)通过磁场诱导将固体粉末磁性石墨烯吸附于电极基体表面，获得带有固体接触传导层的电极基体；

(2)在步骤(1)制得的电极基体表面采用四氢呋喃将含有离子载体的聚合物敏感膜黏附于上述步骤(1)获得电极基体的固体接触传导层上，而后置于室温下干燥，形成固态离子选择性电极。

所述含有离子载体的聚合物膜溶液由聚合物基体材料、增塑剂、亲脂性离子交换剂、离子载体以及溶剂组成。所述离子载体可为金属离子载体或非金属离子载体，如钙离子载体、镉离子载体、铅离子载体、硝酸根离子载体等，即可形成相应的相应离子选择性聚合物膜。

所述的钙离子载体可以选自钙离子载体I(分子式：C38H72N2O8，如Fluka货号为21192的产品，下同)，钙离子载体II(分子式：C28H48N2O3，如Fluka的21193),钙离子载体III(分子式：C29H37N3O6，如Fluka的21186),钙离子载体IV(分子式：C52H100N2O3，如Fluka的21198),钙离子载体V(分子式：C58H112N4O11，如Fluka的21203)；其质量百分比浓度为0.1-10％。

所述的聚合物基体材料为聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、硅橡胶或溶胶凝胶膜；其质量百分比浓度为20-40％。

所述的增塑剂为邻-硝基苯辛醚、双(2-乙基己基)癸二酸酯、邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯或邻苯二甲酸二丁酯；其质量百分比浓度为40-80％。

所述的离子交换剂为四(4-氯苯基)硼酸钾、四(3，5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠、四辛基氯化铵或三(十二烷基)甲基氯化铵，其质量百分比浓度为0.1-10％。

所述溶剂为四氢呋喃或二氯甲烷，其质量为溶质的4-10倍。

一种利用基于磁场诱导的固体接触传导层制备的固态离子选择性电极的应用，所述固态离子选择性电极于溶液离子浓度的检测中的应用。