一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极及其应用。固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极为利用液液界面共沉淀的方法合成具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60作为离子-电子传导层沉积到玻碳电极表面，并在离子-电子传导层上附有敏感膜。本发明专利技术采用的传导层C60材料具有双模孔结构，能够增加材料的电化学活性表面积，加快离子-电子的传导速率。采用电泳沉积的方法能够在玻碳电极表面形成一层致密的双模孔C60薄膜，增强了固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极的稳定性。这种基于双模孔C60固体接触层的新型聚合物膜铅离子选择性电极制备时快速简洁，无需像滴涂法那样费时费力，提高了电极的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极及其应用
本专利技术涉及检测重金属铅离子的方法，具体地说是一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极及其应用。
技术介绍
离子选择性电极作为一种电化学传感器是电位分析法自上世纪六十年代以来最重要的进展，已成为化学传感器领域的新热点。该方法由于具有灵敏度高、选择性好、携带方便、能用于在线分析和监控等特点，一直受到科研人员的高度关注，已成功用于工业分析、环境监测、海洋污染监控、土壤分析、医疗等领域。需要指出的是，含有内充液构造的离子选择性电极不适用于某些应用，尤其是小型化电极。由于这个缘故内充液已被固体接触所代替，从而引起了固体接触离子选择性电极的发展。一般情况下，固体接触式电极的离子-电子传导层采用滴涂法直接将传导层溶液多次反复的滴到电极表面，该方法繁琐且可控性差，并且传导层对电极表面的粘着性降低，响应不稳定，不易重复。电泳沉积是一种材料制备的电化学方法，应用十分广泛。相比其他制备方法，如气相沉积和其他电化学沉积等，电泳沉积可以实现准分子水平材料微观结构的均匀分布。同时，电泳沉积装置简单，成本效率高，适合于各种性质的材料和尺寸的样品。先前有文献报道在固体接触式离子选择性电极中导电聚合物作为离子-电子传导层；然而，在离子选择性薄膜和导电聚合物之间由于溶解氧的存在而发生氧化还原副反应，并且同时也存在不可避免的水层，这些不足之处限制了导电聚合物的应用。最近，有文献报道碳材料，包括：富勒烯、石墨烯、三维有序大孔碳和碳纳米管作为离子-电子传导层具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极及其应用。为实现上述目的本专利技术采用的技术方案为：一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极，固体接触式聚合物膜铅离子选择电极为利用液液界面共沉淀的方法合成具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60作为离子-电子传导层沉积到玻碳电极表面，并在离子-电子传导层上附有敏感膜。所述离子-电子传导层制备为：1）将C60粉末溶于四氯化碳和苯的混合溶液中超声过滤，得C60饱和溶液，待用；2）向上述所得C60饱和溶液中滴加异丙醇后于4-5℃下静止1-2h,静止后在超声震荡3-5min，而后放置于4-5℃环境下反应24h，即可得到六边形盘状形貌双模孔C60。进一步的说，所述步骤1）是将C60粉末溶于四氯化碳和苯的混合溶液中，并在100W功率条件下超声处理45-60min,而后过滤得C60饱和溶液，所得C60饱和溶液于5℃冰箱中备用。所述步骤1）中C60饱和溶液的浓度为0.54-0.65mg/mL；四氯化碳占混合溶液体积的70—90%。所述步骤2）向上述所得C60饱和溶液中滴加（保持每秒一滴的速度）异丙醇后于4-5℃下静止1-2h,静止后再在40W功率下超声震荡3-5min，而后放置于4-5℃环境下反应24h，即可得到六边形盘状形貌双模孔C60。敏感膜溶液的制备为聚合物膜离子选择性电极敏感膜包括离子载体和敏感膜基体材料。其中离子载体为铅离子载体。敏感膜基体材料包括聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亚胺、橡胶或溶胶凝胶膜；增塑剂为邻-硝基苯辛醚（o-NPOE）、二-2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛酯；离子交换剂为四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠、二壬基萘磺酸或三（十二烷基）氯化铵。电泳沉积离子-电子传导层：将双模孔C60溶解于甲苯中，混合后再加入乙腈，得0.05mg/ml的悬浮液，并将悬浮液在搅拌状态下、电压为3-10V的条件下，在玻碳电极表面沉积10～20min。所述溶解于甲苯双模孔C60的溶解液按1:3的体积比加入乙腈。一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极的制备方法，利用液液界面共沉淀的方法合成具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60作为离子-电子传导层沉积到玻碳电极表面，并在离子-电子传导层上附有敏感膜。固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极的应用，利用所述固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极用于对重金属铅离子的检测。本专利技术的优点在于：1.本专利技术的电极采用液液界面共沉淀的方法制备出具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60作为离子-电子传导层，该材料由于具有非常丰富的孔状结构而具有较大的电化学活性表面积，能够加快离子-电子的传导速率，使响应更加快速，稳定。2.本专利技术采用电泳沉积的方法将双模孔C60沉积到玻碳电极表面。与滴涂法相比，电泳沉积具有操作简便，可控性强，从而使实验结果重现性好的特点，增强了电极在环境监测领域的普遍实用性。3.本专利技术制备的固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极对铅离子的检测灵敏度高，检测快速，稳定性好。能够检测到10-10M硝酸铅溶液，并且在10-4-10-7M硝酸铅溶液中呈现能斯特响应。另外，通过水层测试实验可以看出在所制备的固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极中无水层存在。4.本专利技术采用的传导层C60材料具有双模孔结构，能够增加材料的电化学活性表面积，加快离子-电子的传导速率。采用电泳沉积的方法能够在玻碳电极表面形成一层致密的双模孔C60薄膜，增强了固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极的稳定性。这种基于双模孔C60固体接触层的新型聚合物膜铅离子选择性电极制备时快速简洁，无需像滴涂法那样费时费力，从而简化了制备步骤，提高了电极的实用性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的利用液液界面共沉淀的方法制备出具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60的镜像图。图2为本专利技术实施例提供的固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极测定10-3-10-10M硝酸铅溶液的电位变化响应图。图3为本专利技术实施例提供的固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极在10-3M硝酸铅溶液中的水层测试图。具体实施方式实施例1固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极的具体制备步骤如下：a.敏感膜的制备：PVC颗粒、邻-硝基苯辛醚、铅离子载体和四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠的混合物共250mg，其中为32.85wt%PVC颗粒、65.71wt%邻-硝基苯辛醚，1.0wt%铅离子载体和0.44wt%四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠，移入到2.0ml四氢呋喃溶液中，超声、搅拌2h使之分散均匀。b.六边形盘状形貌双模孔C60的制备：称取7mg的C60粉末，将其溶于四氯化碳：苯=9:1（v/v）的10ml混合溶液中，100W功率下45min，过滤，得到C60饱和溶液，放置5℃冰箱中备用。取1ml的C60饱和溶液于15ml玻璃瓶中，然后往里缓慢的滴加（保持每秒一滴的速度）5ml的异丙醇，混合溶液放置于5℃环境下1h，然后再在40W功率下超声5min；上述步骤完成后将混合溶液再放置于5℃环境下反应24h，即可得到六边形盘状形貌双模孔C60。（参见图1）由图1可知制备的双模孔C60具有六边形盘状形貌，且在其表面分布大量具有大孔和介孔的孔状结构，能提高其电化学活性表面积。c.电泳沉积双模孔C60：将所合成的双模孔C60先溶于甲苯中，溶解后的混合液与乙腈按1:3的体积比再次混合，最终配成0.05mg/ml的悬浮液。在电压为5V的条件下，同时伴随800rpm磁力搅拌沉积10min，能够在玻碳电极表面沉积得到厚度为0.1mm、均匀致密的C60沉积层。d.将a.制备好的敏感膜滴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极，其特征在于：固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极为利用液液界面共沉淀的方法合成具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60作为离子‑电子传导层沉积到玻碳电极表面，并在离子‑电子传导层上附有敏感膜。

【技术特征摘要】
1.一种固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极，其特征在于：固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极为利用液液界面共沉淀的方法合成具有大孔和介孔结构的六边形盘状形貌双模孔C60作为离子-电子传导层电泳沉积到玻碳电极表面，并在离子-电子传导层上附有敏感膜;所述离子-电子传导层制备为：1）将C60粉末溶于四氯化碳和苯的混合溶液中超声过滤，得C60饱和溶液，待用；2）向上述C60饱和溶液中滴加异丙醇后于4-5℃下静止1-2h,静止后在超声震荡3-5min，而后放置于4-5℃环境下反应24h，即可得到六边形盘状形貌双模孔C60;电泳沉积离子-电子传导层：将所得到的上述六边形盘状形貌双模孔C60溶解于甲苯中，混合后再加入乙腈，得0.05mg/ml的悬浮液，并将悬浮液在搅拌状态下、电压为3-10V的条件下，在玻碳电极表面沉积10～20min；甲苯与乙腈体积比为1:3。2.按权利要求1所述的固体接触式聚合物膜铅离子选择性电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟，李敬慧，尹坦姬，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37