[发明专利]一种固态离子选择性电极及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及溶液中钾离子的检测方法，具体地说是一种固态离子选择性电极及其制备和应用。

背景技术

离子选择性电极是一种基于电位分析原理的检测方法，作为存在时间较早的一类电化学传感器，被广泛的应用于医疗诊断、过程生产控制以及生命环境样品的分析。传统的离子选择性电极，即液体接触聚合物膜离子选择电极，聚合物离子选择性膜通过内参比电极、内充液同导电基底进行连接，构成回路系统。内充液、内参比电极的存在，使得离子选择性电极具有保养冗赘，携带困难，不易扩大化生产等的劣势，因此为了避免和减少内充液及内参比电极的使用，固态聚合物膜离子选择性电极的研究开始为人们所关注。

涂丝电极是最早发明的固态离子选择性电极。该类电极是将聚合物离子选择性膜直接覆盖于导电基底上面，但是该类电极在使用过程中存在着稳定性差，且易受光、氧气等外界因素的干扰。为了解决上述问题，人们在聚合物离子选择性膜与导电基底之间添加了离子-电子转导层，发明了新型的固体接触式离子选择性电极。当前随着无机材料化学的发展，基于无机材料转导层的固体接触式离子选择性电极的研究被广泛关注。目前已经报道的无机材料主要以碳材料、贵金属材料以及二者的复合材料为主，大大限制了无机转导材料的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态离子选择性电极及其制备和应用。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为：

一种固态离子选择性电极，以MoO₂微球作为固态离子选择性电极的离子-电子转导层，聚合物离子选择性膜附着于上述离子-电子转导层上，即获得固体接触式离子选择性电极。

所述MoO₂微球以三氧化钼纳米带作为前驱体，通过溶剂热法合成。

所述MoO₂微球为将三氧化钼纳米带超声分散于异丙醇中，三氧化钼分散液的浓度为0.9-1.6mg/mL，待分散均匀后，转移至聚四氟乙烯反应釜中，放置于烘箱中加热至180-190℃反应24-48h，离心，即得MoO₂微球。

所述三氧化钼纳米带以钼酸钠或钼酸铵作为前驱体溶于水中，得相应的钼酸盐水溶液，于上述水溶液中滴加4M HCl的溶液，将钼酸盐水溶液pH调节至1左右。然后将上述溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，加热至175-185℃，水热条件下反应24-48h，得三氧化钼纳米带。

将所述MoO₂微球溶于水中获得浓度为1.9～2.1mg/mL的水溶液，而后超声处理30-40min，得到分散均匀的MoO₂分散液，将获得的MoO₂水分散液，滴涂到固体电极基体底部表面，在红外灯下烤干，即得到一层分散均匀的MoO₂微球离子-电子转导层。

所述MoO₂微球转导液滴涂至固体电极的负载量为20～25μL。最佳负载量为20μL。

一种固体接触式离子选择性电极的制备：以MoO₃纳米带作为前驱体，溶剂热法合成二氧化钼微球作为传导层，首先滴涂负载于固体电极基体底部，聚合物离子选择性膜后续负载于上述转导层上，即获得电极。

一种固体接触式离子选择性电极的应用，所述基于二氧化钼微球转导的固体接触式离子选择性电极用于对溶液中离子浓度的检测。

基于MoO2微米球转导的固态钾离子选择性电极的应用，利用所述固体接触式聚合物膜钾离子选择性电极主要用于对溶液中钾离子浓度的检测。

现以钾离子聚合物敏感膜为例，具体制备：以缬胺霉素作为钾离子响应载体，以四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠/钾作为离子交换剂，以聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亚胺、橡胶或溶胶凝胶膜作为离子选择性膜的基底，以邻-硝基苯辛醚(o-NPOE)、二-2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛酯作为增塑剂，溶于四氢呋喃溶液之中。

本发明的优点在于：

本发明以二氧化钼为研究对象，作为一种金属类似物，用作固态钾离子选择性电极的转导层，从而为新型固体接触式离子选择性电极的制备研究开拓新的思路，并为固体接触式离子选择性电极的大规模工业化生产提供选择，具体为：

1.本发明的固体接触式钾离子选择性电极转导层，以三氧化钼纳米带作为前驱体，采用溶剂热的方法合成了具有特定微观形貌的MoO₂微球。该溶剂热合成方法操作简单，重现性好，可用于大规模生产，非常适用于固体接触式钾离子选择性电极转到层的制备。