铵离子微电极及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种铵离子微电极。所述铵离子微电极包括绝缘基底、叠设于所述绝缘基底一表面的内参比电极和绝缘层、含有电解质的凝胶层、铵离子敏感膜层、抗干扰层；所述绝缘层在所述绝缘基底表面环绕于所述内参比电极，且与所述内参比电极之间具有间隙，所述凝胶层填充于所述绝缘层与所述内参比电极形成的间隙中并且覆盖所述内参比电极；所述铵离子敏感膜层层叠于所述凝胶层表面，所述抗干扰层层叠于所述铵离子敏感膜层表面。该发明专利技术的铵离子微电极具有响应速度快、灵敏度高、稳定性好，寿命长的特点。

Ammonium ion microelectrode and its making method

The present invention provides an ammonium ion microelectrode. The ammonium ion microelectrode comprises an insulating substrate, an internal reference electrode and an insulating layer stacked on the surface of the insulating substrate, a gel layer containing electrolyte, an ammonium ion sensitive coating and an anti-interference layer, and the insulating layer is surrounded by the inner reference electrode on the insulating substrate surface, and has an internal reference electrode. The gel layer is filled in the gap formed between the insulating layer and the internal reference electrode and covers the internal reference electrode, and the ammonium ion sensitive film is stacked on the surface of the gel layer, and the anti-interference layer is stacked on the surface of the ammonium ion sensitive film. The ammonium ion microelectrode has the characteristics of fast response, high sensitivity, good stability and long service life.

【技术实现步骤摘要】
铵离子微电极及其制作方法
本专利技术属于铵离子检测
，具体涉及一种铵离子微电极及其制作方法。
技术介绍
测量铵离子含量的传统方法主要有纳试剂法、滴定法、离子色谱法、光谱分析法、氨气敏电极法。其中，钠氏试剂法是根据游离的氨或NH4+等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物。这种络合物的色度与氨氮的含量成正比，通常可在波长410～425nm范围内测其吸光度，并计算其含量。滴定法测量铵离子是利用铵盐与甲醛进行反应，定量地生成六次甲基四铵盐和H+，然后利用NaOH进行滴定。离子色谱法是利用铵离子在离子色谱仪流动相和固定相之间的离子交换达到分离离子的目的，并根据待测铵离子浓度与电导检测器的响应信号成比例换算成含量的一种方法。光谱分析法就是利用特征光谱研究物质结构或测定化学成分的方法，铵离子测定领域应用最广泛的紫外-可见吸收光谱。这种光谱是由物质吸收波长范围在200～760nm区间的电磁辐射能而产生的分子吸收光谱。氨气敏电极法是利用NH3扩散到电极表面，引起电极的pH发生变化进行测定。上述的测试方法中，纳氏试剂法的纳氏试剂制作过程复杂，实验产物Hg2+会对环境造成二次污染。滴定法测定铵离子采用指示剂指示滴定终点，这种方法不够灵敏，易受人为因素的干扰，从而导致较大的误差。尽管离子色谱法可以实现无损、无污染、快速检测，但是这种方法探测宽度不够，而且离子色谱法无法使得NH4+与Na+、K+分离，因此受到Na+、K+干扰较大。光谱法通常操作复杂，一些操作仪器比较昂贵。氨气敏电极法检测之间，需要加入强碱对样品进行前处理，使铵根离子转变为NH3，在处理过程中会有少量氨气逸出，导致检测误差大，重复性差。此外，上述方法对样品需求量都比较大，不能满足细胞培养行业对微量样品测试的需求，因此有必要寻求一种快速、便捷、准确、样品需求量少且无毒无污染的检测方法。
技术实现思路
针对目前铵离子测试样品需求量过大无法满足微量样品测试需求且测试过程复杂、耗时长、易受钾离子/钠离子干扰而导致测试结果误差大、重复性差等问题，本专利技术提供一种铵离子微电极及其制作方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种铵离子微电极，所述铵离子微电极包括绝缘基底、叠设于所述绝缘基底一表面的内参比电极和绝缘层、含有电解质的凝胶层、铵离子敏感膜层、抗干扰层；其中，所述绝缘层在所述绝缘基底表面环绕于所述内参比电极，且与所述内参比电极之间具有间隙，所述凝胶层填充于所述绝缘层与所述内参比电极形成的间隙中并且覆盖所述内参比电极；所述铵离子敏感膜层层叠于所述凝胶层表面，所述抗干扰层层叠于所述铵离子敏感膜层表面。相应地，一种铵离子微电极的制作方法，至少包括以下步骤：步骤S01.在绝缘基底表面形成一层内参比电极，同时在所述内参比电极的四周形成围绕所述内参比电极的绝缘层，所述内参比电极与所述绝缘层具有间隙；步骤S02.将形成含有电解质的凝胶层的原料填充于所述间隙中并且覆盖所述内参比电极，使其形成含有电解质的凝胶层；步骤S03.将铵离子敏感膜层的原料与第一溶剂混合后，涂覆于所述含有电解质的凝胶层表面，使其形成铵离子敏感膜层；步骤S04.将抗干扰层的原料与第二溶剂进行混合后，涂覆于所述铵离子敏感膜层表面，形成抗干扰层。本专利技术的技术效果为：相对于现有技术，本专利技术上述提供的铵离子微电极通过以含有电解质的凝胶层代替传统电极的液体内充液，从而降低因环境变化对测试结果的影响，在铵离子敏感膜层表面叠设一层具有抗钠离子、抗钾离子干扰的抗干扰层，使得电极具有响应速度快、灵敏度高、稳定性好，寿命长的特点。本专利技术上述制备方法，工艺简单可行，并且获得的铵离子微电极具有响应速度快、灵敏度高、稳定性好，寿命长的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术铵离子微电极俯视示意图；图2为本专利技术图1所示的铵离子微电极沿F-F线的剖视示意图；图3为本专利技术绝缘基底俯视示意图；图4为本专利技术图3所示的绝缘基底沿A-A线的剖视示意图；图5为本专利技术铵离子微电极制作过程向绝缘基底涂覆了内参比电极所获得的结构的俯视示意图；图6为本专利技术图5所示的沿B-B线的剖视示意图；图7为本专利技术铵离子微电极制作过程在绝缘基底表面形成绝缘层后所获得的结构的俯视示意图；图8为图7所示的沿C-C线的剖视示意图；图9为本专利技术铵离子微电极制作过程向绝缘层和内参比电极的间隙中填充了含电解质的凝胶层所获得的结构的俯视示意图；图10为图9所示的沿D-D线的剖视示意图；图11为本专利技术铵离子微电极制作过程含电解质的凝胶层表面涂覆了铵离子敏感膜层所获得的结构的俯视示意图；图12为图11所示的沿E-E线的剖视示意图；其中，1-绝缘基底；2-内参比电极；3-绝缘层；4-含有电解质的凝胶层；5-铵离子敏感膜层；6-抗干扰层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。值得注意的是，在本专利技术中，第一溶剂、第二溶剂，主要是为了便于区分。请参阅图1、图2的示意图，本专利技术提供一种铵离子微电极，包括绝缘基底1、叠设于绝缘基底1一表面的内参比电极2、叠设于该绝缘基底1前述表面的绝缘层3、填充于内参比电极2和绝缘层3形成的间隙中并且叠设于内参比电极2表面的含有电解质的凝胶层4、层叠于含有电解质的凝胶层4表面的铵离子敏感膜层5以及层叠于铵离子敏感膜层5表面的抗干扰层6。其中，绝缘基底1采用聚氯乙烯(PVC)等具有绝缘性的材料制成。以绝缘性能的材料制成绝缘基底1，可以有效防止铵离子微电极在使用过程中内参比电极2与外界直接接触而出现漏电或者短路。优选地，绝缘基底1的厚度为1～5mm，厚度过厚，不利于电极实现微型化。优选地，内参比电极2为Ag/AgCl参比电极，以Ag/AgCl参比电极作为内参比电极，具有电势稳定，重现性很好且在温度变化时仍然表现出良好的稳定性。当然，内参比电极2不局限于Ag/AgCl参比电极，也可以采用Au、Pt、石墨等作为内参比电极。进一步优选地，内参比电极2的厚度为0.05～0.15mm，在该厚度下，内参比电极2可以形成一层轻薄的电极膜层，达到最大限度的缩小了电极尺寸，从而实现微量样品的测量。如果内参比电极2的厚度增大，会使得样品需求量相应地增多。内参比电极2可以采用丝网印刷的方式实现，从而确保厚度在上述范围内。当然，也可以采用其他能够获得该厚度范围的制作方式。通过在内参比电极2的四周形成围绕于内参比电极2的绝缘层3，可以有效地避免测量过程中溶液与内参比电极2的裸露部分相互接触而造成短路。在本专利技术中，绝缘层3叠设于绝缘基底1叠设有内参比电极2所在的表面上，并且绝缘层3围绕内参比电极2一周，形成圆周状的绝缘层3。另外，绝缘层3与内参比电极2之间具有间隙，相互无接壤。优选地，所述绝缘层3的材料为聚乙烯、交联聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚烯烃、氟塑料等。进一步优选地，绝缘层3的厚度为0.5～1.5mm，在该厚度下，绝缘层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铵离子微电极，其特征在于，所述铵离子微电极包括绝缘基底、叠设于所述绝缘基底一表面的内参比电极和绝缘层、含有电解质的凝胶层、铵离子敏感膜层、抗干扰层；其中，所述绝缘层在所述绝缘基底表面环绕于所述内参比电极，且与所述内参比电极之间具有间隙，所述凝胶层填充于所述绝缘层与所述内参比电极形成的间隙中并且覆盖所述内参比电极；所述铵离子敏感膜层层叠于所述凝胶层表面，所述抗干扰层层叠于所述铵离子敏感膜层表面。

【技术特征摘要】
1.一种铵离子微电极，其特征在于，所述铵离子微电极包括绝缘基底、叠设于所述绝缘基底一表面的内参比电极和绝缘层、含有电解质的凝胶层、铵离子敏感膜层、抗干扰层；其中，所述绝缘层在所述绝缘基底表面环绕于所述内参比电极，且与所述内参比电极之间具有间隙，所述凝胶层填充于所述绝缘层与所述内参比电极形成的间隙中并且覆盖所述内参比电极；所述铵离子敏感膜层层叠于所述凝胶层表面，所述抗干扰层层叠于所述铵离子敏感膜层表面。2.如权利要求1所述的铵离子微电极，其特征在于，以形成所述铵离子敏感膜层的原料质量百分含量为100％计算，包括以下原料组分：3.如权利要求2所述的铵离子微电极，其特征在于，所述母体材料为聚氨酯、聚氯乙烯中的至少一种；和/或所述铵离子敏感材料为2-十二烷基-2-甲基-1,3-丙二基双[N-[5′-硝基(苯并-15-冠-5)-4′-基]氨基甲酸酯、4-叔-丁基-2,2,14,14-四乙基取代-2a,14a,二氧桥杯[4]芳烃-四乙酸四叔丁酯、N-十八烷酰基-尼罗蓝、9-(二乙胺基)-5-[(2-辛癸基)亚氨基]苯并[a]吩噁嗪、2,3-萘并-15-冠醚-5中的任一种；和/或所述阳离子交换剂为四苯基硼烷、四苯基硼烷中的任一种；和/或所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、磷酸三丁酯中的任一种。4.如权利要求1所述的铵离子微电极，其特征在于，所述含有电解质的凝胶层为由聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、明胶、海藻酸钠中的任一种与氯化钠、氯化钾、硝酸钠、硝酸钾、氯化铵中的至少一种混合而成的膜层。5.如权利要求1所述的铵离子微电极，其特征在于，所述抗干扰层为由三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、硝酸纤维素、醋酸丁基纤维素中的任一种与聚氨酯混合而成的膜层。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海英，刘振，
申请(专利权)人：深圳市西尔曼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44