[发明专利]一种磷酸盐离子选择电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于检测传感器技术领域，尤其涉及一种磷酸盐离子选择电极及其制备方法。

背景技术

磷元素是自然界生物成长的必需元素之一，它以各种形式广泛的存在于自然之中。然而，一旦环境中总磷含量超标，极有可能引发水体的富营养化，造成水质恶化，威胁人类生存环境；同时，人体尿液或血清的磷酸盐浓度可作为甲状腺功能亢进、维生素D缺乏及范可尼综合症临床诊断的重要参考因子；此外，土壤或营养液中磷酸盐含量对于植物生长具有重要意义。因此，磷酸盐含量在环境监测、医学诊断及肥力检测等方面已成为不可或缺的指标。

检测磷酸盐离子的传统方法主要有化学法、荧光光谱法、离子色谱法，但是均有一定的局限性。(1)化学法尤其是钼酸铵法是世界上通用的磷酸盐测量方法，该方法检测线性范围宽，但存在化学试剂消耗量大、环境污染重、干扰因子多、方法繁琐等问题；(2)荧光光谱法具有快速分析、灵敏度高及操作简便等优点，但是用光谱分析法测定磷酸盐含量时，仪器设备较复杂，价格昂贵，易受干扰；(3)离子色谱法测定溶液中磷酸盐含量具有简便、选择性好、灵敏度高、准确度高等优点，但前处理复杂，且样品中磷酸盐浓度较低时，难与样品基体离子和干扰离子分离。

常用的另一种磷酸盐检测方法是电化学法，电化学法采用电化学传感器进行检测，相比较传统方法，具有选择性好、灵敏度高、响应快及成本低等特点，且不受试液颜色、浊度的影响，适合各领域中磷酸盐的测定。现有的磷酸盐检测传感器，常用钴或其合金作为敏感材料来制作电极，但敏感材料均沉积在表面为平面的电极上。如1994年俞汝勤、肖丹等[1]以平面金属钴棒为基体，制备磷酸根选择电极,检测线性浓度范围为1×10^-5～1×10^-2mol/L，电极响应斜率为55mV/dec；肖丹等[2]将硫酸镍和硫酸钴共镀在紫铜基体平面上，制备了磷酸根离子电极，检测线性浓度范围1×10^-4～1×10^-1mol/L，斜率为-51mV/dec；苏宾等[3]在紫铜基体上电沉积Co合金制备成磷酸根离子电极，检测线性区间1×10^-5～1×10^-2mol/L，斜率为21mV/dec；周小红等[4]在丝网印刷碳电极表面镀钴制备了磷酸根离子电极，检测线性区间为1×10^-4～1×10^-1mol/L，检测下限为1×10^-5mol/L。

可见现有的磷酸盐检测传感器线性检测范围较窄，需在保持传感器较高灵敏度的同时，扩大磷酸盐离子浓度检测范围。对应的参考文献如下：

1.肖丹,俞汝勤.一种新的磷酸根离子敏感电极研究[J].高等学校化学学报,1994,15(2):193-194.

2.肖丹,夏绍喜.钴臬合金镀层磷酸根离子敏感电极研究[J].化学传感器,1998,18(1):63-66.

3.苏宾,袁红雁.钴锰合金磷酸根离子敏感电极研究[J].化学传感器,1999,19(4):33-37.

4.周小红，施汉昌，廖志民，何苗.检测磷酸盐的丝网印刷钴传感器的制备方法[P].中国专利：CN101666772，2010-3-10.

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有线性范围广、响应时间短、制作简单等特点的高灵敏度磷酸盐离子选择电极及其制备方法，以同时满足线性范围宽及灵敏度高两个特征。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种磷酸盐离子选择电极，包括金属电极和金属导线，所述金属电极表面具有纳米孔洞结构，在所述具有纳米孔洞结构的金属电极表面还镀有钴。

其中所述金属电极采用惰性金属金或铂，所述金属电极与金属导线焊接连接，所述金属电极与金属导线的焊接部位用绝缘材料密封形成连接部，所述绝缘材料为环氧树脂或聚四氟乙烯。

本发明同时还提出了一种磷酸盐离子选择电极制备方法，所述磷酸盐离子选择电极包括金属电极和金属导线，所述制备方法包括步骤：

将金属电极与金属导线焊接相连，焊接部位用绝缘材料密封，形成连接部，然后放入烘箱内在60℃～70℃的条件下直至烘干；

在烘干后的金属电极表面形成纳米孔洞；

在表面具有纳米孔洞的金属电极上镀钴；

将镀钴后的金属电极进行活化得到磷酸盐离子选择电极。

进一步地，所述在烘干后的金属电极表面形成纳米孔洞，具体包括步骤：

以锌片为辅助电极和参比电极，以金属电极为工作电极组成三电极体系；