[发明专利]一种聚苯胺响应的pH敏感电极的加工方法

说明书

一种聚苯胺响应的pH敏感电极的加工方法，本发明通过在溶液中形成聚苯胺颗粒作为相应颗粒，负载在高分子薄膜中，通过涂膜获得pH值响应的聚合物薄膜，具有巨大的比表面积，有利于检测溶液分子的扩散渗透，利于提高灵敏度和响应速度；加工过程简单环保，而且可简便地通过改变聚丙烯酸酯浓度与薄膜电极厚度等参数，调节pH敏感元件对溶液pH的响应灵敏度和回复性；薄膜电极的机械稳定性和化学稳定性高，可大大提高pH敏感元件响应的一致性，能够大幅度降低线路电阻所带来的信号失真。

技术领域

本发明涉及一种聚苯胺响应的pH敏感电极的加工方法。

背景技术

随着人类对自身健康的重视和对生态环境的关注日益加深，国民经济可持续发展战略的需求，对环境pH的监测控制提出了更高的要求。这为pH传感器的研究、开发和生产提供了机遇和挑战。

高分子型pH传感器能够实现室温检测，能耗低，能够向微型化，小型化发展，已引起各国科学家的广泛关注和重视。聚苯胺作为一种典型的导电高分子材料，其价格便宜，合成简单，其具有高的导电性和可逆的氧化还原、掺杂与解掺杂特性，在pH传感器领域潜在的良好的应用前景。然而以聚苯胺为敏感材料制备的pH传感器虽然响应灵敏度高，但回复时间长，可逆性欠佳，pH响应范围有限，更重要的是它一般不溶不熔，难以加工，这对于其研究和应用带来了很大的障碍。为此，制备以可加工的纳米结构聚苯胺为敏感材料的pH传感器引起了广泛的关注。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够对pH值响应范围广，具有可逆响应，且灵敏度高，响应较快，用于pH传感器检测酸雨和水体中的pH值变化的pH敏感电极的加工方法，效果远优于市面上采用玻璃电极的pH值检测设备，能够更加直观、准确的检测溶液pH值。

本发明的技术方案为：一种聚苯胺响应的pH敏感电极的加工方法，包括以下具体步骤：

S1. 在0.01的苯胺水溶液中，加入0.05的过硫酸铵，在4℃条件下保温6-10小时，高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；

S2.将纳米聚苯胺颗粒，以25-60%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；特别的，所述体积比浓度是指纳米聚苯胺颗粒混入聚丙烯酸酯溶液后的浓度。

S3.通过热或者紫外光固化，形成pH值敏感的高分子薄膜电极。

进一步的，所述的聚苯胺响应的pH敏感电极的加工方法，包括以下具体步骤：

S1. 在0.05-0.2M的苯胺水溶液中，加入0.1-0.2M的过硫酸铵，在0-4℃条件下保温8小时，以150-180r/min高速搅拌获得纳米聚苯胺颗粒；

S2.将纳米聚苯胺颗粒，以30-50%的体积比浓度分散于聚丙烯酸酯溶液中，混合均匀，获得pH敏感组合物；

S3.通过热或者紫外光固化，形成pH值敏感的高分子薄膜电极。

进一步的，所述pH敏感电极的厚度为60-80um。

进一步的，所述热固化的方法是：在玻璃板表面旋涂所述获得pH敏感组合物； 对所述pH敏感组合物有选择地照射化学射线进行曝光的曝光工序 ； 用碱性显影液对所述pH敏感组合物的曝光部进行显影的显影工序 ； 用清洗液清洗所述显影液，并且将所述pH敏感组合物的曝光部除去的清洗工序；和 对所述pH敏感组合物进行加热，形成薄膜电极的固化工序。

进一步的，所述紫外光固化的方法是：在玻璃板表面旋涂所述获得pH敏感组合物，进行红外光照射固化，得到紫外pH值敏感电极的基层；在基层表面均匀涂布或印刷具有图案装饰作用的紫外光固化油墨，然后进行紫外光照射固化，得到紫外光固化油墨装饰图案层 ；在紫外光固化油 墨装饰图案层上均匀涂布pH敏感组合物，然后进行紫外光照射固化，得到紫外光固化pH值敏感的高分子薄膜电极。