[其他]超低阻电极敏感玻璃

说明书

本发明是属于电极，特别是玻璃电极的发明（G01N27/36）。

离子选择性玻璃电极的技术关键是电极敏感玻璃的组成。目前世界上各种类型的钠离子选择性玻璃电极都具有很高的内阻。例如，室温下，实验室用球形电极内阻约为100兆欧;微电极（球直径为2毫米）内阻为1200-2000兆欧;矛形电极内阻为150-200兆欧;生理医学用微电极内阻约为2000兆欧。此外，这类电极在测试过程中，响应时间长，电感应噪声大，并且要求测量仪器有较高的输入阻抗与较低的输入电流，由此相应提高了仪器的成本。另外，由于电极内阻大，也给非水介质的测定带来了许多困难，也不适用于野外条件下的原位测定以及低温条件下的测定。

钠离子选择性玻璃电极敏感玻璃的主要组成分为：氧化硅（SiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）和氧化钠（Na₂O），少数为氧化硅（SiO₂）、氧化铝（Al₂O₃）和氧化锂（Li₂O）。为了得到有着较低内阻并且同时具有良好的线性功能和化学稳定性的玻璃电极。世界各国研究人员采取了各种不同的方法，其结果都不太理想。例如：1、采用降低敏感玻璃组成分中氧化硅（SiO₂）和氧化铝（Al₂O₃）的含量，增加氧化钠（Na₂O）的含量来降低电极内阻，其结果是电极内阻下降幅度不大，却使电极的线性功能范围缩小，化学稳定性大大下降。2、敏感玻璃组成分中加入某些放射性元素氧化物，电极内阻可在小范围内下降，但由于电极具有放射性，从而不适合于医学上应用。3、敏感玻璃组成分中加入氧化钽（Ta₂O₅）来降低电极内阻（美国专利USPatent4033777），尽管电极内阻有较大程度的下降，但由于钽离子（Ta⁺⁵）有较大半径，不能牢固地结合在敏感玻璃结构内，致使电极化学稳定下降，使用寿命缩短（一般为3个月左右）。

本发明的目的是提供一种新的钠离子选择性玻璃电极的敏感玻璃。它不但能够大大降低钠离子选择性玻璃电极的内阻，而且使电极具有良好的线性、选择性及较高的化学稳定性。

本发明的关键是在敏感玻璃组成分中加入了能够较大幅度降低电极内阻的元素氧化物-氧化锡（SnO₂），它使敏感玻璃内载运电荷的载流子数增加，从而降低了电极的内阻，而且由于它能牢固地结合在敏感玻璃结构中，因而使电极的化学稳定性提高。在这种敏感玻璃组成分中还可加入少量稀土元素氧化物。例如氧化镨（Pr₂O₃）或氧化镱（Yb₂O₃）或氧化铒（Er₂O₃）。

当在敏感玻璃组成分中加入氧化镨（Pr₂O₃）时，其组成分配比可取表1，当加入氧化镱（Yb₂O₃）时，其组成分配比可取表2，当加入氧化铒（Er₂O₃）时，其组成分配比可取表3。

表1、

元素氧化物重量百分比（％）氧化硅（SiO₂）氧化铝（Al₂O₃）氧化钠（Na₂O）氧化锡（SnO₂）氧化镨（Rr₂O₃）50-752-2010-350.2-80.5-8