[发明专利]一种全固态钾离子传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种全固态钾离子传感器，包括基板(1)、钾离子选择性电极、外参比电极、绝缘层(6)，其特征在于：

所述的钾离子选择性电极和外参比电极平行设置于基板(1)上；

所述的钾离子选择性电极包括由位于基板(1)上的反应电极(201a)、接触电极(203a)及连接这两个电极的导电引线(202a)组成的电极基底系统、电解质层(3a)、钾离子敏感膜(4)，所述的电解质层(3a)位于电极基底系统的反应电极(201a)上，所述的钾离子敏感膜(4)将电解质层(3a)包围；

所述的外参比电极包括由位于基板(1)上的反应电极(201b)、接触电极(203b)及连接这两个电极的导电引线(202b)组成的电极基底系统、电解质层(3b)、参比膜(5)，所述的电解质层(3b)位于电极基底系统的反应电极(201b)上，所述的参比膜(5)将电解质层(3b)包围；

所述的钾离子敏感膜(4)和参比膜(5)上覆有绝缘层(6)，绝缘层(6)上分别设有使钾离子敏感膜(4)和参比膜(5)裸露的开口，绝缘层(6)的开口与钾离子敏感膜(4)形成钾离子选择性电极的反应腔(8a)，绝缘层(6)的开口与参比膜(5)形成外参比电极的反应腔(8b)。

2.根据权利要求1所述的全固态钾离子传感器，其特征在于，所述的绝缘层(6)上表面设有胶体(7)，胶体(7)连接钾离子选择性电极和外参比电极，并位于绝缘层(6)上开口的两侧，胶体(7)上覆有盖板(9)。

3.根据权利要求1所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在有机高分子材料基板上覆涂导电材料形成钾离子选择性电极和外参比电极的反应电极、接触电极和导电引线；

(2)使用表面活性剂水溶液对反应电极表面进行预处理；

(3)将导电聚合物分散在溶剂中形成悬浮液，配制比例为导电聚合物∶溶剂＝1∶99～5∶95，以悬浮液总量计，在悬浮液中加入质量百分比为0.1～1‰的处理剂和质量百分比为1.5～5.0％的羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素钠，配制成电解质浆料，将该电解质浆料覆涂在反应电极表面，形成电解质层；

(4)将亲脂性大分子、非导电高分子聚合物、增塑剂溶解在四氢呋喃或环己酮中配置成粘稠溶液，作为参比膜液，以溶液的总质量计，其中亲脂性大分子的质量百分比为0.5～1.0％，非导电高分子聚合物的质量百分比为34.0～38.0％，非导电高分子聚合物的质量百分比为34.0～38.0％，将该参比膜液覆涂在外参比电极的电解质层表面形成参比膜，避光干燥；

(5)在步骤(4)配置的溶液中加入质量百分比为1.2～3.6％的钾离子载体，震荡溶解作为钾离子敏感膜液，将其覆涂在钾离子选择性电极的电解质层表面，形成钾离子敏感膜，避光干燥；

(6)在基板上印制绝缘层，绝缘层覆盖钾离子敏感膜和参比膜，绝缘层上设有使钾离子敏感膜和参比膜裸露的开口，此开口区域为实际测量时钾离子敏感膜、参比膜与待测溶液发生接触的反应区域。

4.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的对反应电极表面进行预处理的表面活性剂水溶液为质量百分比为1‰～1％的羧甲基纤维素钠溶液或羟乙基纤维素钠溶液。

5.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的导电聚合物选自聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物中的一种，导电聚合物分散其中的溶剂选用水或有机溶剂，所述的有机溶剂包括甲苯、环己酮、丙酮或乙醇。

6.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的在导电聚合物的悬浮液中加入的处理剂采用聚乙烯乙二醇异辛酚醚。

7.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的亲脂性大分子选自四苯硼钠、四氯苯硼化钾、四[3，5-二(三氟代甲基)苯基]硼酸钾中的一种或几种。

8.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的非导电高分子聚合物选自聚氯乙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。