[发明专利]以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极及其制备方法。以金属丝作为基材，用电化学方法在金属丝上电镀一层铅膜后，再在其原位表面包覆一层硅酸铅。本发明在金属丝与硅酸铅膜之间增加了一层铅膜，加强了硅酸铅的粘合力，从而减小了电极的电阻抗；一定温度恒温一段时间后，减小了硅酸铅颗粒间隙，缩短了电极的响应时间，提高了其灵敏度。该电极具有机械强度高，体积小，探测响应快，阻抗低，选择性好，使用寿命长等优点，它与固体参比电极配套使用，适用于对内陆水体、养殖用水和化学、化工水介质中的硅酸根离子含量进行在线探测和长期原位监测。

技术领域

本发明涉及一种以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极及其制备方法。

背景技术

硅酸根是地下水、地表淡水、海水、盐湖水等天然水体中的重要溶解组分。也是水环境中重要的限制性营养组分，与水中各藻类的细胞结构和新陈代谢有着密切的关系，溶解硅酸根的分布，对于认识海洋、湖泊、江河等水态环境，微生态环境具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

以金属丝为基材，以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的全固态硅酸根电极包括金属丝，铅膜，硅酸铅。金属丝表面电镀一层铅膜减小电极阻抗，在铅膜表面原位电镀一层硅酸铅，再将整个电极放进马弗炉中90～200℃恒温8-24小时。

以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极如下：

一种以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极，包括金属丝、铅膜、硅酸铅；金属丝上电镀一层铅膜中间层以减小电极阻抗，在铅膜外包覆一层硅酸铅敏感膜。

以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极的制备方法如下：

1)将金属丝依次在有机溶剂和稀酸中超声清洗，除去表面油污和氧化物，再用去离子水淋洗后干燥；

2)将1)中干燥后的金属丝作为阴极，铅丝作为阳极，将上述两电极插入铅盐溶液中，通过电化学工作站采用恒电位法，在阴极金属丝表面形成一层灰色铅膜；反应后的工作电极用水清洗并干燥；

3)将2)中得到的镀有铅膜的金属丝作为工作电极，外加辅助电极和参比电极形成三电极系统，将上述三支电极插入硅酸盐溶液中，采用恒电位法，在工作电极的铅膜之外包覆一层硅酸铅膜，然后用水清洗并干燥。

4)将3)中得到的工作电极放入马弗炉中在90～200℃温度下恒温加热8～24小时，在炉内冷却至室温后取出，得到以铅膜为中间层，硅酸铅为敏感膜的硅酸根电极。

上述方案中的具体参数可设置如下：

所述步骤2)中恒电位法电压为0.4～0.8V，电镀时间为10～50s，灵敏度为10^-3。所述步骤3)中恒电位法电压为0.4～1.2V，电镀时间为100～250s，灵敏度为10^-3。所述的金属丝是直径0.3～1mm，长2～10cm的Cu、Ni、Ag、Au、Ir丝中的一种。所述的有机溶剂是乙醇，丙酮，甲醇中的一种或几种。所述的稀酸是0.1～0.5mol/L盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。所述的铅盐是浓度为5％～15％(wt)的硝酸铅、氯化铅和醋酸铅中的一种。所述的硅酸盐是浓度为0.1～0.5mol/L的硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂中的一种。

本发明提供的全固态硅酸根电极在金属丝与硅酸铅之间加了一层铅膜，增强了硅酸铅的粘合力，减小了电极的阻抗。将制得的硅酸铅90～200℃恒温8～24小时后，颗粒间隙减小，缩短了电极的响应时间。且该电极制备方法简便，结构小巧，易于和其它电极集成使用。这种硅酸根电极适用于在海洋、湖泊、河流等天然水域中探测硅酸根离子的浓度，对水环境变化进行长期在线监测，也适用于工业企业的排放和生产过程进行在线观测。