[发明专利]一种基于银/金属磷酸盐的固体磷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/金属磷酸盐的固体磷酸根电极及其制备方法。

背景技术

磷酸和磷酸盐是常用的食品、化工、制药原料，也是生物体的重要组成和生命必需的营养元素，水环境中磷酸根浓度的增加，会造成水体的富营养化，刺激有害藻类旺发，对生态环境造成危害。监测水体中磷酸根浓度，是生态环境保护、环境修复的主要内容之一。目前常用的磷酸根探测电极多属于液膜型电极，体积较大，也较为脆弱，难以使用在实际环境中进行在线观测和长期监测的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于银/金属磷酸盐的固体磷酸根电极及其制备方法。

基于银/金属磷酸盐的固体磷酸根电极包括银丝、金属磷酸盐、阳离子屏蔽膜、热缩管，银丝下部表面原位包覆一层金属磷酸盐，在金属磷酸盐的外表面又包覆一层阳离子屏蔽膜，银丝中部和阳离子屏蔽膜的上部包覆有热缩管。

所述的金属磷酸盐是正磷酸盐，即M₃(PO₄)₂，其中金属M是Cd、Co、Cu、Ni、Pb或Zn。

所述的金属磷酸盐是银丝在可溶性磷酸盐溶液中电镀形成的磷酸银与可溶性有机酸盐反应生成的。

所述的可溶性磷酸盐是K或Na的磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸氢二盐的一种或数种。

所述的可溶性有机酸盐中的金属是Cd、Co、Cu、Ni、Pb或Zn 

基于银/金属磷酸盐的固体磷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盐酸中清洗，以除去表面油污和氧化膜，再用去离子水清洗后干燥；

2）将可溶性磷酸盐溶解于5至10倍的水中，配制成的可溶性磷酸盐溶液；

3）以银丝为工作电极，即阳极，石墨为参比电极，Pt电极为辅助电极，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磷酸盐溶液中，采用循环扫描电位法，扫描速率为30至80mV/s，电位范围0至1V，扫描1至10个循环，在银丝表面形成磷酸银沉淀；电镀完成后用水清洗，然后室温晾干或真空干燥；

4）将可溶性有机酸盐溶解于水中，配制成浓度为0.1至0.2摩尔/升的可溶性有机酸盐溶液；

5）将包覆有磷酸银的银丝下部浸入可溶性有机酸盐溶液8至12小时，使银丝表面的磷酸银与可溶性有机酸盐溶液中的金属阳离子反应，形成金属磷酸盐；反应完成后用水清洗，然后用纸巾吸干；

6）将以下试剂溶解在试剂重量10至15倍的四氢呋喃或二甲基甲酰胺中，配制阳离子屏蔽膜溶液，以质量百分比计试剂组成为：

三十二烷基甲基氯化铵    2-3 %

2-硝基苯辛醚            52-55 %

聚氯乙烯                42-45 %

7）用包覆有金属磷酸盐的银丝部分快速蘸取配制好的阳离子屏蔽膜溶液，然后倒置晾干；

8）将热缩管包覆在银丝中部和阳离子屏蔽膜的上部，即得到固体磷酸根电极。

本发明提供的固体磷酸根电极结构小巧，易于和其它电极集成使用，且制备方法简便。表层包覆的阳离子屏蔽膜使其具有良好的抗干扰性。这种固体磷酸根电极适用于在海洋、湖泊、海流等天然水域中探测磷酸根离子的浓度，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/金属磷酸盐的固体磷酸根电极的结构示意图；

图中：银丝1、金属磷酸盐2、阳离子屏蔽膜3、热缩管4。

具体实施方式

基于银/金属磷酸盐的固体磷酸根电极包括银丝1、金属磷酸盐2、阳离子屏蔽膜3、热缩管4，银丝1下部表面原位包覆一层金属磷酸盐2，在金属磷酸盐2的外表面又包覆一层阳离子屏蔽膜3，银丝1中部和阳离子屏蔽膜3的上部包覆有热缩管4。

所述的金属磷酸盐2是正磷酸盐，即M₃(PO₄)₂，其中金属M是Cd、Co、Cu、Ni、Pb或Zn。

所述的银丝1需要包覆金属磷酸盐2与阳离子屏蔽膜3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1一方面是电极的基材，同时也是响应信号的导体。包覆在银丝1上的金属磷酸盐2起着磷酸根离子敏感膜的作用，水体中的溶解的磷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3起着阻隔阳离子，但允许阴离子通过的作用。