[发明专利]一种基于三正十二胺的PVC膜新型pH电极优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及pH电极，具体是一种基于三正十二胺的PVC膜新型pH电极优化方法。

背景技术

pH值检测与工业、农业、医学、环境、科学研究等领域密切相关，新型pH传感器的研究也成了目前研究的热点。

基于聚氯乙烯(PVC)基质的氢离子载体全固态电极，由于制备容易、易于微型化、寿命长、较玻璃电极不易破损及耐HF侵蚀等特点，其研究备受国内外关注。

基于PVC膜全固态pH电极种类繁多，从功能结构可划分为导电基底、固态电解质层、pH敏感膜三部分。随着新材料的发现应用、新化学试剂的合成，以及新制备方法的研究，如丝网印刷技术，更丰富了新式PVC膜pH电极家族，且电极性能也较早期有了质的飞跃，但全固态离子选择型电极仍不完备，存在诸如灵敏度低、电位稳定性不佳、响应时间长等较为突出的缺陷，仍难以适应在线检测、临床分析的严苛条件要求，因而应用受限。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于三正十二胺PVC膜的新型pH电极优化方法，所述新型pH电极包括作为过渡层的固态电解质PEDOT和离子敏感PVC膜，包括对固态电解质PEDOT的膜厚以及电聚合电位进行优化，和对离子敏感PVC膜配方及膜厚进行优化。

进一步的，所述固态电解质PEDOT的膜厚采用式（1）进行估算：

（1）

式中：L为膜厚(cm)，q为单位面积所消耗的电量(C/cm2)，x为阴离子掺杂系数，M_EDOT、M_A分别为EDOT与掺杂阴离子重均分子量(g/mol)，F为Faraday常数(C/mol)，d为聚合物密度(g/cm3)。

进一步的，采用1.0V聚合电位、2.400e-002~2.600e-002C聚合电量电聚合。

进一步的，所述离子敏感PVC膜配方为1.0%三正十二胺，0.5%KTpClPB，65.5%DOS，33.0%PVC。

进一步的，取5mg纯度为99.7%的KTPclPB粉末溶解到1ml质量分数为97%的四氢呋喃溶液中，配置成5mg/ml的KTpClPB溶液；取100uL的上述KTpClPB溶液与72uL的质量分数为99.7%的DOS溶液均匀混合；取33mg纯度为99.7%的PVC粉末直接溶解到上述混合溶液，再加入500ul质量分数为97%的四氢呋喃溶液中，振荡；最后向混合溶液加入1ul质量分数为98%的Tridodecylamine溶液，使用磁力搅拌器将混合溶液充分振荡后静置3小时，使之混合均匀、稳定后作为母液备用；在固态电解质PEDOT上点涂一定量的PVC膜液，形成一层约3mm*3mm面积的薄膜，母液用量为3uL~4uL时电极效应时间及稳定性效果最佳。

本发明的基于中性粒载体三正十二烷胺(tridodecylamine)的pH电极优化方法，以丝网印刷碳糊电极为基底，采用电聚合方法制备固态导电聚合物PEDOT(PSS)层作为固态电解质，探讨聚合电位、电量对响应时间、稳定性的影响规律，优化制备具有高氧化还原电容的PEDOT薄膜的工艺参数；手动滴涂含中性粒氢离子载体、以聚氯乙烯作为支撑体的敏感膜，制备全固态平板型pH电极，并通过大量实验研究敏感膜厚对电极性能影响，实验研究表明，本发明的电极在响应时间以及稳定性等方面较以往基于三正十二胺的pH电极有较大改善，适应于连续检测的应用。

附图说明

图1是本发明的电极结构示意图；

图2是碳糊电极在EDOT/PSS混合水溶液中的循环伏安曲线图；

图3是点涂3~4uLPVC膜液的5支pH电极在目标测试溶液中的电位-pH关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的基于三正十二胺PVC膜的新型pH电极优化方法，通过改进固态电解质PEDOT的膜厚和电聚合电位，以及离子敏感PVC膜的配方和厚度，使PH电极在稳定性和响应时间（响应时间和稳定性作为最终的检验指标，这两者是相对的关系，一般稳定性越好，响应时间越长，所以通过工艺上的创新和改进，使两者在实验条件下达到最优）上有所提升。实验研究表明，该PH电极在响应时间以及稳定性等方面较以往基于三正十二胺的pH电极有较大改善，适应于连续检测的应用。

1.改进固态电解质PEDOT的膜厚以及电聚合电位。