基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法技术

本发明专利技术涉及离子分析传感器技术领域，且公开了一种基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，包括以下步骤：第一步：制备出CuHCF以及ZnHCF；第二步：选取玻碳电极作为工作电极，铂丝作为对电极使用，饱和甘汞电极作为参比电极；第三步：对CuHCF以及ZnHCF进行处理，最终制备出了CuHCF无膜固态离子选择性电极和ZnHCF无膜固态离子选择性电极。本发明专利技术基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，有效简化了电极结构，无需传统铵离子选择性膜。此外，该基于普鲁士蓝衍生物材料的无膜固态离子选择性电极体系制备方法简便且成本低廉，非常适于产业化应用于NH

【技术实现步骤摘要】
基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法


[0001]本专利技术涉及离子分析传感器
，具体涉及一种基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法。

技术介绍

[0002]固态离子选择性电极(SC
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ISEs)是一种成熟的电位分析检测工具，具有准确、便携、低能耗等特点，因此在环境检测以及个人健康与保健监测领域应用广泛。这一类电极可以准确高效的将离子信息转化为电位信号，目标离子的活度通过所测得的电位差进行量化。在典型的固态离子选择性电极中，存在两层结构和三相界面，分别为离子选择膜(ISM)和固态转接层(SC)。ISM中所包含的离子载体可以与离子实现特异性结合，并在膜表面产生电位梯度，从而实现离子选择性电极的选择性。而SC层则实现了离子电子转导能力。然而，此结构的电极，其在SC/ISM界面的相界面易于出现水层，造成电位漂移。与此同时，SC
‑
ISEs在离子检测方面也存在局限性：(a)ISM的低机械强度低；(b)ISM成本高；(c)生物相容性差。
[0003]与利用ISM中的离子载体特异性配位能力实现离子识别相比，通过无机插层化合物的晶格同样可以实现对不同离子的特异性识别。而无机插层化合物所具备的氧化还原特性同时可实现离子
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电子转移过程，可完成化学信息向电化学信号的转化。因此，利用无机插层化合物直接实现特异性离子识别和信号转导，无需传统固态离子选择性电极中的ISM，可以改善经典SC
‑
ISEs的局限性。在众多材料中，普鲁士蓝衍生物(PBAs)作为性能优异的插层材料引起了注意。PBAs可将离子储存于晶体中心空穴位置，并已证明不同衍生物对离子具有特异性识别能力。除具备以上特性外，PBAs制备简单、成本低，且材料无毒，适合大规模应用于健康检测领域。
[0004]现有的固态铵离子选择性电极，通常包含特异性识别离子的铵离子选择性膜(ISM)和固态转接层(SC)，其在SC/ISM界面的相界面易于出现水层，这可引起SC
‑
ISEs整体电位的不稳定。与此同时，SC
‑
ISEs在离子检测方面也存在局限性：(a)ISM的低机械强度低；(b)ISM高成本；(c)生物相容性较差，为此我们提出了基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，以解决上述的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，包括以下步骤：
[0010]第一步：制备出CuHCF以及ZnHCF；
[0011]第二步：选取玻碳电极作为工作电极，铂丝作为对电极使用，饱和甘汞电极作为参
比电极；
[0012]第三步：对CuHCF以及ZnHCF进行处理，最终制备出了CuHCF无膜固态离子选择性电极和ZnHCF无膜固态离子选择性电极。
[0013]优选的，所述第一步中CuHCF材料制备过程：将铜Cu(NO3)2·
3H2O完全溶解于H2O中得到溶液A；
[0014]将K3[Fe(CN)6]完全溶解于H2O中得到溶液B；
[0015]将溶液A和溶液B在室温搅拌下同时缓慢滴入25mL H2O中；
[0016]过滤沉淀物并用去离子水冲洗；
[0017]最后在60℃下干燥得到CuHCF材料。
[0018]优选的，所述第一步中ZnHCF材料制备过程：将ZnSO4·
7H2O完全溶解于H2O中得到溶液A；
[0019]将K3[Fe(CN)6]完全溶解于H2O中得到溶液B；
[0020]然后A溶液缓慢滴加至强烈搅拌的B溶液中；
[0021]过滤沉淀物并用去离子水冲洗；
[0022]最后在60℃下干燥得到ZnHCF材料。
[0023]优选的，所述第二步玻碳电极直径为3mm，玻碳电极使用前先用0.3μm的抛光粉在尼龙布上抛光，清洗后再用0.05μm的抛光粉抛光，最后用清水和乙醇洗涤。
[0024]优选的，所述CuHCF以及ZnHCF的处理内容如下：先将CuHCF或者ZnHCF在研钵中研磨3分钟，再将CuHCF或者ZnHCF与PVC按质量比8：2分散在NMP溶液中，超声分散2h，浓度20mg/ml，最后取2.5μL分散液滴涂在玻碳电极上，活性材料电极负载量为0.71mg cm
‑2，置于60℃烘箱中干燥2h。
[0025](三)有益效果
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供的基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，具备以下有益效果：
[0027]1、该基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，有效简化了电极结构，无需传统铵离子选择性膜。此外，该基于普鲁士蓝衍生物材料的无膜固态离子选择性电极体系制备方法简便且成本低廉，非常适于产业化应用于NH
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检测。
[0028]2、该基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，通过优化电极制备过程实现了对铵离子(NH
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)的有效识别与定量电位分析，该电极制备所需原材料成本低廉、制备条件简单、有利于大规模批量化制备NH
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选择性电极。
[0029]3、该基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，有效克服了现有铵离子选择性电极依耐离子选择性膜的局面，克服了制备工艺复杂、成本昂贵、重复性差等弊端。
附图说明
[0030]图1(a)为本专利技术实施例的CuHCF扫描电镜图；(b)为透射电镜图；(c)为XRD图；
[0031]图2(a)为本专利技术实施例的ZnHCF扫描电镜图；(b)为透射电镜图；(c)为XRD图；
[0032]图3为本专利技术实施例的GCE/CuHCF电极对不同NH
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浓度水溶液的电位响应曲线(a)及校正曲线(b)；
[0033]图4为本专利技术实施例的GCE/ZnHCF电极对不同NH
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浓度水溶液的电位响应曲线(a)及校正曲线(b)；
[0034]图5为本专利技术实施例的GCE/CuHCF电极对目标离子及其他离子的电位响应曲线(a)及各自的选择性系数(b)；
[0035]图6为本专利技术实施例的GCE/ZnHCF电极对目标离子及其他离子的电位响应曲线(a)及各自的选择性系数(b)；
[0036]图7为本专利技术实施例的GCE/CuHCF电极，金属离子及生物物质对其NH
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检测的抗干扰能力示意图，(a)为测试电极对金属离子的抗干扰性能，(b)为测试电极对生物物质的抗干扰性能；
[0037]图8为本专利技术实施例的GCE/ZnHCF电极，金属离子及生物物质对其NH
4+...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：制备出CuHCF以及ZnHCF；第二步：选取玻碳电极作为工作电极，铂丝作为对电极使用，饱和甘汞电极作为参比电极；第三步：对CuHCF以及ZnHCF进行处理，最终制备出了CuHCF无膜固态离子选择性电极和ZnHCF无膜固态离子选择性电极。2.根据权利要求1所述的基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，其特征在于：所述第一步中CuHCF材料制备过程：将铜Cu(NO3)2·
3H2O完全溶解于H2O中得到溶液A；将K3[Fe(CN)6]完全溶解于H2O中得到溶液B；将溶液A和溶液B在室温搅拌下同时缓慢滴入25mL H2O中；过滤沉淀物并用去离子水冲洗；最后在60℃下干燥得到CuHCF材料。3.根据权利要求1所述的基于普鲁士蓝衍生物的无膜铵离子选择性电极制备方法，其特征在于：所述第一步中ZnHCF材料制备过程：将ZnSO4·
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【专利技术属性】
技术研发人员：甘世宇，牛利，许龙斌，钟丽杰，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：