[发明专利]一种基于导电聚苯胺的固体硝酸根离子电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学探测技术，尤其涉及一种基于导电聚苯胺的固体硝酸根离子电极及其制备方法。

背景技术

水体中硝酸根离子含量是进行环境评价的重要参数，对于认识水中生物、微生物的活动，以及环境污染监测有重要意义。目前用于此类目的的商业硝酸根离子电极均属于液膜电极，即电极内部需要充注电解质溶液，即所谓“盐桥”，其作用是在离子敏感膜和金属导线之间传导探测到的响应信号。液膜型电极的主要缺点包括：体积较大、较脆弱、易发生信号漂移，使用寿命短。

和传统的液膜型电极相比，固体电极具有体积小、强度高，使用寿命长等综合优势，适合于对天然水体，尤其是海洋环境的长期监测和在线观测。本发明针对这一需求提出了一种基于导电聚苯胺的固体硝酸根离子电极及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于导电聚苯胺的固体硝酸根离子电极及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

基于导电聚苯胺的固体硝酸根离子电极包括金属丝、导电聚苯胺、可溶性导电聚苯胺、硝酸根离子敏感膜、热缩管，金属丝下部表面电镀一层导电聚苯胺，在导电聚苯胺的外表面包覆一层可溶性导电聚苯胺，在可溶性导电聚苯胺的外表面又包覆有硝酸根离子敏感膜，金属丝中部和离硝酸根离子敏感膜端部0.5～1厘米以上部分外侧包覆有热缩管。

所述的金属丝是Ag、Au、Pt，或者是表面包覆有Ag、Au、Pt金属膜的铜丝或镍丝。所述的可溶性导电聚苯胺是金属丝在苯胺单体的盐酸溶液中，电镀形成的。所述的可溶性导电聚苯胺是摩尔比为1:5～5:1的苯胺和2.5-二甲氧基苯胺的盐酸掺杂共聚物。

基于导电聚苯胺的固体硝酸根离子电极的制备方法的步骤如下：

1）将长度为5～15厘米的金属丝，先在丙酮溶液中超声清洗，除去表面油污，再在1～2M稀盐酸中超声清洗，除去氧化物，再用去离子水超声清洗后干燥；

2）将苯胺与盐酸按1:1的摩尔比配制成0.5～1M的盐酸苯胺溶液，或者将盐酸苯胺片状固体，溶解于去离子水中，制得0.5～1M的盐酸苯胺溶液；通过CHI760D电化学工作站用循环伏安法在金属丝的表层电镀一层导电聚苯胺；其中，扫描电位0-0.45V，扫描速度50mV/s，采样间隔1mV，灵敏度10^-4A/V；金属丝做阳极，辅助电极为Pt电极，参比电极为商业Ag/AgCl电极；将三支电极同时插入0.5～1M的盐酸苯胺溶液中，连续扫描10~20循环，电镀完成后用无水酒精淋洗电极，待酒精挥发后待用；

3）取5至50毫克苯胺与2,5-二甲氧基苯胺的盐酸掺杂共聚物，以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂配制成饱和溶液，用包覆有导电聚苯胺的电极迅速蘸取可溶性聚苯胺的N,N-二甲基甲酰胺饱和溶液，倒插在盛有沙子的坩埚中，在80～150℃烘箱中烘干4～6小时；

4）将西格玛公司的硝酸根离子载体以及成膜剂、增塑剂、阳离子阻抗剂溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，配制成混合溶液，以质量百分比计其组成分别为：

组成A：

硝酸根离子载体Ⅴ                   1.0% ；

三十二烷基甲基氯化铵            0.6% ；

PVC                              32.8% ；

2-硝基苯辛醚                      65.6% ；

组成B：

硝酸根离子载体Ⅴ                   6.0% ；

PVC                              29.0% ；

2-硝基苯辛醚                      65.0% ；

组成C：

硝酸根离子载体Ⅴ                   4.0% ；

PVC                              32.0% ；

癸二酸二辛酯                    64.0% ；

5）用表面包覆有可溶性聚苯胺的电极蘸取混合溶液1～3次，倒插在泡沫塑料上，置于真空干燥器中真空干燥24小时，直至溶剂完全挥发后得到硝酸根离子敏感膜；

6）将热缩管包覆在金属丝中部和离硝酸根离子敏感膜端部0.5～1厘米以上部分。