一种氟离子的聚合物膜电位型传感器及其应用制造技术

本发明专利技术属于分析测试技术领域，具体涉及一种氟离子的聚合物膜电位型传感器及其应用。聚合物膜电位型传感器为以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子位点。采用本发明专利技术传感器可实现水体中氟离子的检测。本发明专利技术传感器结构简单、成本低廉、灵敏度高，具有很好的实际应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析测试
，具体涉及一种氟离子的聚合物膜电位型传感器及其应用。
技术介绍
氟离子常被作为有效成分添加到牙膏中，但是过量的氟离子会扰乱人体的正常生理功能进而引发病变。从另一方面来说，氟离子也常作为指示物来检测环境中特定种类的有机磷毒气。因而，氟离子的检测具有重要的生理学及环境意义。目前的氟离子传感器多使用谱学仪器作为信号读出手段，这些方法容易受浊度和色度干扰，并且仪器结构复杂、成本较高，不适于快速、现场检测。发展结构简单、成本低廉、易于小型化的氟离子传感器依然是一个难题。聚合物膜离子选择电极结构简单、成本低廉、灵敏度高，非常适合于现场快速分析。虽然多种对阳离子敏感的聚合物膜电极已经被发展出来并广泛应用于环境监测，阴离子电极的发展相对缓慢。由于氟离子具有很高的水化能，使用有效的离子载体将氟离子选择性的萃取到聚合物膜相是这类技术的关键所在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氟离子的聚合物膜电位型传感器及其应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种氟离子的聚合物膜电位型传感器，聚合物膜电位型传感器为以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子位点。所述氟离子的聚合物膜电位型传感器将四苯基溴化锑掺杂到聚合物膜中作为离子载体；四苯基溴化锑的用量占聚合物膜重量的0.5％～5％。所述阳离子交换剂的用量为四苯基溴化锑物质的量的10％～50％。所述聚合物膜为膜基体、增塑剂和阳离子交换剂组成；膜基体为聚氯乙烯、聚氨酯、硅橡胶、醋酸纤维、聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；增塑剂为邻硝基苯辛醚、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯；阳离子交换剂为四(4-氟苯基)硼酸钠、四(4-氯苯基)硼酸钠、四(4-甲基苯基)硼酸钠、四(4-三氟甲基苯基)硼酸钠、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠、四苯基硼酸钠或生色离子载体I-XI。所述聚合物膜电位型传感器在环境水体检测氟离子中的应用。具体检测过程包括以下步骤：(1)以聚合物膜电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极进行电位检测；(2)记录不同浓度的氟离子在工作电极上的电位值(pH为3.0的甘氨酸缓冲溶液)；(3)以不同浓度氟离子产生的电位信号为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准工作曲线；(4)按照(1)-(3)的步骤对实际样品进行测试，根据标准工作曲线计算样品中氟离子的浓度值。本专利技术所具有的优点：本专利技术使用四苯基溴化锑为离子载体并在聚合物膜中添加阳离子交换剂可以实现氟离子的选择性检测；以本专利技术四苯基溴化锑为载体的传感器结构简单，可以大规模生产；该传感器选择性好，其它离子不干扰检测；进而采用本专利技术传感器用于环境水体中对氟离子的快速、高灵敏检测。本专利技术氟离子电极不需要依赖复杂的仪器设备，同时电极制作简单、成本低廉、易于小型化，非常适合于现场快速检测。附图说明图1为本专利技术实施例提供的氟离子的电位响应图(其中插图为校正曲线)。具体实施方式下面将结合实施例及附图对本专利技术作进一步的阐述。本专利技术以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子位点，可以构建高选择性的电位型氟离子传感器，可实现水体中氟离子的高选择性检测。实施例1以对氟离子的检测为例。其操作步骤如下：聚合物膜电位型传感器为电极基底粘附掺杂以四苯基溴化锑为离子载体的聚合物膜；其以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子位点,具体制备：称取196mg聚氯乙烯、196mg邻硝基苯辛醚、4.0mg四苯基溴化锑及2.5mg四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠溶于3.0mL四氢呋喃中，搅拌均匀后倒入固定在玻璃板上的内径为3.5cm的玻璃环中。待四氢呋喃挥发完毕后，使用打孔器将膜切割为内径为3mm的小圆片并粘贴到底部套有PVC管的移液枪枪头上。PVC管内使用pH＝3.0的甘氨酸缓冲溶液(含10mM的NaCl)作为内充液及活化液活化电极，待用。或,将掺杂以四苯基溴化锑为离子载体的聚合物膜粘附于电极基底。氟离子的电位检测：(1)以上述制备获得聚合物膜电位型传感器为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极对氟离子进行电位检测；(2)记录不同浓度的氟离子在工作电极上的电位值(pH为3.0的甘氨酸缓冲溶液)；使用氟化钠配置1M的氟离子储备液，向pH为3.0的甘氨酸缓冲溶液中加入氟离子储备液，使氟(包括氟离子及氢氟酸)的最终浓度为10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6M，记录不同浓度氟离子产生电位值。对氟离子的浓度进行校正后，实验结果见图1(其中插图为校正曲线)。由图1可以看出，该电极响应速度快、灵敏度高，可实现氟离子的快速、高灵敏检测。(3)以不同浓度氟离子产生的电位信号为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准工作曲线；(4)选择性系数的测定使用pH为3.0的甘氨酸缓冲溶液分别配置10-1M的氟离子、碘离子、高氯酸根离子、硫氰酸根离子、溴离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子及氯离子溶液，使用分别溶液法利用步骤(1)电极对选择性系数进行测定，测得的结果见表1。由表1可以看出，本专利技术传感器选择性好，其它离子不干扰检测。表1氟离子电极的选择性系数表离子I-ClO4-SCN-Br-NO3-NO2-Cl-选择性系数0.50.4-0.2-1.7-2.0-2.2-2.2实施例2以对氟离子的检测为例。其操作步骤如下：聚合物膜电位型传感器为电极基底粘附掺杂以四苯基溴化锑为离子载体的聚合物膜；其以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子位点,具体制备：称取196mg聚氯乙烯、196mg邻苯二甲酸二辛酯、4.0mg四苯基溴化锑及4.0mg生色离子载体IV溶于3.0mL四氢呋喃中，搅拌均匀后倒入固定在玻璃板上的内径为3.5cm的玻璃环中。待四氢呋喃挥发完毕后，使用打孔器将膜切割为内径为3mm的小圆片并粘贴到底部套有PVC管的移液枪枪头上。PVC管内使用pH＝3.0的甘氨酸缓冲溶液(含10mM的NaCl)作为内充液及活化液活化电极，待用。氟离子的电位检测：(1)以上述制备获得聚合物膜电位型传感器为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极对氟离子进行电位检测；(2)记录不同浓度的氟离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟离子的聚合物膜电位型传感器，其特征在于：聚合物膜电位型传感器为以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子位点。

【技术特征摘要】
1.一种氟离子的聚合物膜电位型传感器，其特征在于：聚合物膜
电位型传感器为以四苯基溴化锑为离子载体，以阳离子交换剂为离子
位点。
2.按权利要求1所述的氟离子的聚合物膜电位型传感器，其特征
在于：
所述氟离子的聚合物膜电位型传感器将四苯基溴化锑掺杂到聚合物
膜中作为离子载体；四苯基溴化锑的用量占聚合物膜重量的0.5％～
5％。
3.按权利要求1所述的氟离子的聚合物膜电位型传感器，其特征
在于：
所述阳离子交换剂的用量为四苯基溴化锑物质的量的10％～50％。
4.按权利要求1所述的氟离子的聚合物膜电位型传感器，其特
征在于：所述聚合物膜为膜基体、增塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟，李龙，
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