一种提高全固态离子选择性电极稳定性的方法和应用

技术领域

本发明涉及全固态离子选择性电极，具体的说是一种提高通用型全固态离子选择性电极稳定性的方法和以及利用该电极实现水体环境中离子的检测。

背景技术

全固态离子选择性电极作为一类重要的电化学传感器，是分析化学中一个重要的监测方法和手段，在环境监测、生物医学分析、工业分析及海洋污染监控等领域已得到广泛应用。转导层作为全固态离子选择性电极的重要组成部分，可稳定离子选择性膜与导电基质之间的相界面电位，可解决离子选择性电极电位飘移(即电极的稳定性)及频繁校正(全固态离子选择性电极的E

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高通用型全固态离子选择性电极稳定性的方法和基于NiCo

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高通用型全固态离子选择性电极稳定性的方法，采用一步电沉积法，于电极基体表面原位沉积形成多孔、有序纳米孔结构的NiCo

所述转导层位于电极基体和敏感膜之间；于电极基体表面采用一步电沉积技术制备NiCo

所述沉积圈数为3-4圈。

所述转导层电极材料制备所用的沉积液为：将镍源、钴源和硫源溶解到水溶液中，所述镍源、钴源和硫源的摩尔比为：1-2：2-4：4-8；其中，镍源在溶剂中的摩尔浓度为1-2molL

所述镍源为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的一种；钴源为硝酸钴、氯化钴、醋酸钴中的一种；硫源为硫代乙酰胺或硫脲。

一种全固态离子选择性电极，电极基体、敏感膜，所述电极基体、敏感膜之间为离子-电子转导层，其中，离子-电子转导层为电极基体表面原位沉积形成多孔、有序纳米结构的NiCo

所述敏感膜为离子载体、离子交换剂、聚合物基底材料和增塑剂组成；其中，离子载体可为钙离子、钠离子、钾离子、镁离子、铅离子、铜离子、铁离子、铬离子、氯离子、溴离子、铵根离子、碳酸根离子或磷酸根离子；离子交换剂为四苯基硼烷衍生物或四烷基季铵盐；聚合物基底材料为聚氯乙烯；增塑剂为邻硝基苯辛基醚(o-NPOE)、癸二酸二正辛酯(DOS)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)和邻苯二甲酸丁酯(DBP)中的一种或几种。

所述敏感膜可按照上述成分，按照现有技术制备获得。

所述电极基体为玻碳电极、金电极、铂电极或丝网印刷电极。

一种电极的应用，所述基于NiCo

一种电极对环境中离子浓度检测的应用，所述环境水体为湖水、河水或海水。

本发明的优点在于：

1.本发明获得的全固态离子选择性电极，简化了电极的制备步骤，同时提升其稳定性，具体采用一步电沉积方法在玻碳电极的表面原位生长纳米孔分级纳米结构的NiCo

2.本发明方法在制备过程中在特定的沉积圈数下合成特定的NiCo

3.本发明获得的全固态离子选择性电极的转导层具有良好的疏水性，因此其有效阻止了水层的产生。同时，该方法所制备电极的抗干扰性强，不受光、氧气及二氧化碳的影响。因此，NiCo

4.本发明制备的基于NiCo

附图说明

图1为本发明实施例提供的不同沉积圈数条件下所制备的NiCo

图2为不同沉积圈数条件下所制备的NiCo

图3为本发明实施例提供的采用电沉积法，不同沉积圈数合成的NiCo

图4为本发明实施例提供的采用电沉积法，沉积圈数为4圈合成的NiCo

图5为本发明实施例提供的采用电沉积法，沉积圈数为4圈合成的NiCo

图6为本发明实施例提供的采用电沉积法，沉积圈数为4圈合成的NiCo

图7为本发明实施例提供的采用电沉积法，沉积圈数为4圈合成的NiCo

图8为本发明实施例提供的沉积圈数为4圈合成的NiCo

具体实施方式

以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。

本发明采用一步电沉积法直接构建了不同结构的NiCo

下述实施例所采用的试剂均为试购，其中，镍盐、钴盐及硫源均为分析纯。

实施例1

首先，对裸玻碳电极进行了扫描电镜的测试，具体如下：将直径为3mm的玻碳电极进行打磨，然后用水和乙醇清洗干净，待其干燥后对其进行扫描电镜的表征。

由图1A中可见经打磨和清洗后的玻碳电极的表面是平整且光滑的。

实施例2

基于沉积圈数为2圈所制备的NiCo

由图1B中可见沉积圈数为2圈发现经过沉积玻碳电极的表面逐渐生长出纳米鳞片状的NiCo

实施例3

基于沉积圈数为4圈所制备的NiCo

由图1C中可见随着沉积圈数增加为4圈时，纳米鳞片进一步沿着垂直于玻碳电极表面继续生长成为三维纳米孔分级纳米结构的NiCo

实施例4

基于沉积圈数为6圈所制备的NiCo

由图1D中可见沉积圈数为6圈所制备的NiCo

实施例5

根据实施例2-4不同沉积条件下所制备的NiCo

实施例6

一种全固态离子选择性电极的具体制备步骤如下：

a.负载NiCo

b.聚合物薄膜的制备：

(1)称取0.46wt％钙离子载体(ETH 129)，0.48wt％四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(NaTFPB)，33.02wt％聚氯乙烯(PVC)，66.04wt％邻-硝基苯辛醚(o-NPOE)，溶于四氢呋喃(THF)中，搅拌5h，然后转移至干燥器中保存待用。

c.全固态离子选择性电极的制备：将上述聚合物离子选择性膜用移液枪移取100μL滴加在负载有负载NiCo

将上述获得的负载有不同沉积圈数的NiCo

由图3的循环伏安测试曲线可见，随着沉积圈数的增加NiCo

实施例7

基于上述实施例所获得的NiCo

首先将实施例6中沉积圈数为4圈所合成的NiCo

如图4所示，负载有NiCo

实施例8

基于上述实施例所获得的NiCo

如图5所示，转到层NiCo

实施例9

基于上述实施例所获得的NiCo

如图6所示，转到层NiCo

实施例10

基于上述实施例所获得的NiCo

如图7所示，光线对全固态离子选择性电极的电位没有影响，说明NiCo

实施例11

基于上述实施例所获得的NiCo

首先将实施例6中所获得的NiCo

综上可见，电沉积法在不同沉积圈数条件下所制备的不同纳米结构的NiCo

(1)对于以不同沉积圈数条件下制备的NiCo

(2)以沉积圈数为4圈条件下所制备的NiCo

(3)对于以沉积圈数为4圈条件下制备的NiCo

(4)基于上述测试结果表明以沉积圈数为4圈条件下制备的NiCo