[发明专利]一种纳米Ag-AgCl固体不极化电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米Ag‑AgCl固体不极化电极及其制备方法，不极化电极包括不极化电极柱、电极柱顶盖、水凝胶层、渗透陶瓷层及电极外保护壳；不极化电极柱包括银柱、Ag和AgCl纳米混合层以及Ag电极层，Ag电极层引出与银柱相连的银线。本发明采用静电纺丝形成了新型的电极材料纳米Ag‑AgCl，由此制作的固体不极化电极，由于银和氯化银的粒径都为纳米级，接触面积大，增加了导电效果，减小了电流的偏移和电极内阻，使电极在不同的环境下都保持稳定的极化电位。通过静电纺丝，避免了粒子的团聚并在制作过程中可保证一组电极的混合状态一致，即内部结构几乎一致，使电极的极化无限接近，能在野外复杂的环境下，拥有理想的极化电位差。

技术领域：

本发明属于地球物理电法勘探技术领域，具体涉及一种纳米Ag-AgCl固体不极化电极及其制备方法。

背景技术

不极化电极作为电法勘探过程中的传感器，是测量地球电场信号的关键设备之一，只有将一组电极的极差控制在理想的范围内，才能保证地电场信号的质量。因为土壤是离子导电体，金属电极是电子导电体，两者接触时就会产生新的界面，产生极化电位。所谓不极化电极，就是一对电极，在不同的野外环境中都要做到极化电位相同。所以要做到：1.两个电极结构完全同步，2.电极受外界因素影响小，不同环境下极化电位小。另外，因为地球电场的信号的周期一般为几万秒，野外的工作环境复杂，所以电极也应该具备能长期稳定工作，方便携带等优点。

普通的电极大多使用铜棒，铁棒作为电极材料，由于金属本身的惰性高，容易在金属的表面发生电化学反应，增加了极化电位，不适合高精度的测量。液体不极化电极虽然减小了极差，但由于金属盐溶液泄露，使用时需要挖设电极坑，使电极不适合长时间测量，并对环境造成了一定的污染。最早被广泛使用的硫酸铜以不极化电极就存在着稳定性低，使用寿命时间短的问题。中国专利CN204142965U公开了一种银/氯化银的液体不极化电极，这种电极底端形状为圆锥形，内部多个电极柱与外导线相连，使用时不需要埋设电极坑，加之多个电极柱的存在，是极化电位差控制在理想范围，但是电解液渗透过快，电极工作时间短，最长测试时间超不过八小时。中国专利CN107102362A公布了一种固体银/氯化银固体不极化电极，使用不定形银粉，氯化银粉作为原料，乙二醇作为粘结剂，并通过研磨的方式活化后形成电极柱体，固体不极化电极电解质本身不流失，对环境污染小，并且不需要添加电解质使用时间长。但是，银与氯化银粒子的形状和大小都不固定，研磨混合过程中很难保证混合均匀，还会有粒子团聚的可能，这样的制作出来的电极，极化电位不稳定，测量精度无法保证。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种纳米Ag-AgCl固体不极化电极，还提供一种采用静电纺丝方式混合纳米Ag与AgCl，制备固体不极化电极的方法，所得电极电位在复杂的野外环境可以保持稳定，极差漂移小，并能稳定长时间测量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Ag/AgCl固体不极化电极，包括不极化电极柱，所述不极化电极柱的顶部安装电极柱顶盖，侧面以及底面设有水凝胶层，底部水凝胶层下方还设置渗透陶瓷层，所述渗透陶瓷层上方还设有能够将电极柱顶盖和水凝胶层包裹的电极外保护壳；

所述不极化电极柱包括银柱、3层Ag和AgCl纳米混合层以及2层Ag电极层，所述3层Ag和AgCl纳米混合层和2层Ag电极层逐层缠绕于银柱外周，所述Ag电极层引出与银柱相连的银线；

所述银柱上端还与一端伸出电极柱顶盖和电极外保护壳的金属铜柱相连。

进一步地，所述3层Ag和AgCl纳米混合层以及2层Ag电极层按1层Ag和AgCl纳米混合层与1层Ag电极层交错的顺序逐层缠绕于银柱外周，且第1层为Ag和AgCl纳米混合层。

上述Ag/AgCl固体不极化电极的制备方法，包括以下步骤：

A、纳米银的制作：