[发明专利]基于碳纳米管的全固体接触离子选择性电极

说明书

发明领域

本发明处于电化学领域内，尤其涉及基于全固体接触离子选择性电极的电化学传感器。具体而言，本发明涉及一种基于碳纳米管的全固体接触离子选择性电极。所述电极允许以良好的再现性和可靠性，对极多种不同分析物进行定性、定量或半定量分析。

发明背景

现有技术中众所周知的是，离子选择性电极或ISE已用于各种分析物的定性或定量分析，尽管其最初是用来分析溶液中的离子浓度。常规构造包括在离子选择性薄膜和所产生电信号的导电元件之间的内部转导溶液，它能够将离子流变换为电流(Eric Bakker，Trends in Analytical Chemistry，24(2005)，199-207，“Potentiometric sensors for trace-level analysis”)。然而，该构造不适于某些应用，尤其是小型化电极，由于这个缘故内部溶液已被固体接触所代替，从而引起了全固体接触ISE或全固体状态ISE的发展。

因此，新的离子选择性电极的生成或许可能利用固体内部接触来构建。这是由于与包含内部溶液的那些电极相比，这些全固体接触电势电极在提供更简单小型化和构造的可能性方面具有明显的优点(Pretsch E.，TrAC 26(2007)，46-51，“The new wave ofion-selective electrodes”)。

在某些情况下，离子选择性薄膜(membrane)直接沉积在导电元件上，这就是具有涂覆线材电极或CWE的情况，尽管响应稍微有点不稳定，并且薄膜对金属的粘着性降低。在其他情况下，使离子选择性薄膜经由导电性聚合物或CP层与导电元件接触。该聚合物层充当内部转导器，将离子流转换为电流。在其他聚合物当中，聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺，适当掺杂后用作导电性聚合物，例如掺杂有氯阴离子的聚吡咯，或掺杂有氰亚铁酸盐阴离子的聚吡咯(Agata J.Michalska，Charles Appaih-Kusi，Lee Yook Heng，SebastianWalkiewicz和Elizabeth A.H.Hall，Anal.Chem.，76(2004)2031-2039，“An Experimental Study of Membrane Materials and InnerContacting Layers for Ion-Selective K⁺Electrodes with a StableResponse and Good Dynamic Range”)。

尽管导电性聚合物用作在离子选择性外部薄膜与所生成电信号的导电元件之间的转导器提高了全固体接触电极的稳定性这一事实，但对于每种个别应用来说仍然需要一种优化导电性聚合物掺杂的方法，以便使离子流到电流的转导最大化(Bobacka，电解分析(J.Electroanalysis)，18(2006)7-18，“基于导电性聚合物的固态离子选择性电极(Conducting polymer-based solid-state ion selectiveelectrodes)”；Michalska，A.，生物分析化学(Anal.Bioanal.Chem.)，384(2006)391-406，“带有基于导电性聚合物的离子-电子转导器的ISE的分析性能和构建的优化(Optimizing the analytical performanceand construction ISEs with conducting polymer-based ion-to-electrontransducers)”)。

现有技术中，仍然需要能够克服现有技术缺陷的新固体接触ISE。

本发明人已经发现，将基于碳纳米管(CNT)的层用作内部转导器，它将使传感层(离子选择性薄膜等)与导电元件接触，从而产生全固体接触ISE，它为极多种不同化学物质的定性或定量分析带来极佳优点，即低检测级别、低响应时间和高度的选择性。这些新的全固体接触ISE也非常易于开发，因此它们的成本非常合理。