[发明专利]一种基于银/硫酸钡的固体硫酸根电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于银/硫酸钡的固体硫酸根电极及其制备方法。

背景技术

硫是自然界最常见的化学元素，也是常用的食品、化工、制药原料。在自然界，由于环境中氧含量不同，硫可以呈不同的化合态，包括6价（硫酸根）、4价（硫酸根），0价（硫磺）和-2价（硫离子）。探测水体中不同价态硫的分布，对于认识生态环境，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基于银/硫酸钡的固体硫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：

基于银/硫酸钡的固体硫酸根电极包括银丝、硫酸钡、阳离子屏蔽膜、热缩管，银丝下部表面原位电镀一层硫酸钡，在硫酸钡的外表面又包覆一层阳离子屏蔽膜，银丝的中部和阳离子屏蔽膜的上部包覆有热缩管。

所述的阳离子屏蔽膜是以质量百分比计其组成为：聚氯乙烯 8-10%，三十二烷基甲基氯化铵1-2%，四(4-氯苯基)硼酸钾盐0.6-1%，四氢呋喃或二甲基甲酰胺87-90%。

基于银/硫酸钡的固体硫酸根电极的制备方法的步骤如下：

1）将直径为0.5至1毫米，长度为5至15厘米的银丝依次在丙酮和稀酸中清洗，以除去表面油污和氧化膜，再用去离子水清洗后干燥；

2）将可溶性硫酸盐溶解于水中，配制成0.1至0.2摩尔/升的可溶性硫酸盐溶液；

3）以银丝为工作电极，即阳极，石墨为参比电极，Pt片为辅助电极，即阴极，接在电化学工作站上，将上述三支电极浸入到可溶性硫酸盐溶液中，采用循环扫描电位法，扫描速率为30至80mVs^-1，电位范围0至1V，扫描1至10个循环，在银丝表面形成硫酸银沉淀；电镀完成后用水清洗，然后用纸巾吸干；

4）将氯化钡或硝酸钡溶解于水中，配制成0.1至0.2摩尔/升的氯化钡或硝酸钡溶液；

5）将包覆有硫酸银的银丝下部浸入氯化钡或硝酸钡溶液8至12小时，使银丝表面的硫酸银与氯化钡或硝酸钡溶液中的钡离子反应，形成硫酸钡；反应完成后用水清洗，然后用纸巾吸干； 

6）配制阳离子屏蔽膜溶液/悬混液，以质量百分比计其组成为：聚氯乙烯8-10%，三十二烷基甲基氯化铵1-2%，四(4-氯苯基)硼酸钾盐0.6-1%，四氢呋喃或二甲基甲酰胺87-90%；

7）用包覆有硫酸钡的银丝部分快速蘸取配制好的阳离子屏蔽膜溶液/悬混液，然后倒置晾干；

8）将热缩管包覆在银丝的中部和阳离子屏蔽膜的上部，即得到固体硫酸根电极。

所述的稀酸是质量百分比浓度为5%至15%的盐酸、硫酸、硝酸中的一种或数种。

所述的可溶性硫酸盐是硫酸钾、硫酸钠、硫酸铵的一种或数种。

本发明提供的固体硫酸根电极结构小巧，易于和其它电极集成使用，且制备方法简便。这种固体硫酸根电极适用于在海洋、湖泊、海流等天然水域中探测硫酸根离子的浓度，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。

附图说明：

图1是基于银/硫酸钡的固体硫酸根电极的结构示意图；

图中：银丝1、硫酸钡2、阳离子屏蔽膜3、热缩管4。

具体实施方式

基于银/硫酸钡的固体硫酸根电极包括银丝1、硫酸钡2、阳离子屏蔽膜3、热缩管4，银丝1下部表面原位电镀一层硫酸钡2，在硫酸钡2的外表面又包覆一层阳离子屏蔽膜3，银丝1的中部和阳离子屏蔽膜3的上部包覆有热缩管4。

所述的银丝需要包覆硫酸钡与阳离子屏蔽膜的，仅为用作探测一端的1厘米左右的长度，其余部分用作信号传递的导体，无需包覆。

银丝一方面是电极的基材，同时也是响应信号的导体。包覆在银丝上的硫酸钡起着硫酸根离子敏感膜的作用，水体中溶解的硫酸根会在工作电极和参比电极之间形成响应电动势，即电压型响应信号。最外层的阳离子屏蔽膜起着保护电极的作用。

所述的阳离子屏蔽膜3是以质量百分比计其组成为：聚氯乙烯（PVC） 8-10%，三十二烷基甲基氯化铵1-2%，四(4-氯苯基)硼酸钾盐（potassium tetrakis (4-chlorophenyl) borate）0.6-1%，四氢呋喃（THF）或二甲基甲酰胺(DMF)87-90%。其中聚氯乙烯为成膜剂；三十二烷基甲基氯化铵属季铵盐类化合物，在配方中能改善膜的亲水性，使水溶性阴离子易于透过；四(4-氯苯基)硼酸钾盐能允许阴离子通过，但阻止阳离子透过，因此它在配方中具有屏蔽阳离子的作用。因溶剂挥发性较强，阳离子屏蔽膜溶液应现配现用，不要储存。