一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器制造技术

一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，涉及溶解氧传感器领域，主要包括以下部件：工作电极、参比电极、内参比溶液和透氧膜，所述工作电极为锑电极、银

【技术实现步骤摘要】
一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器


[0001]本专利技术涉及溶解氧传感器
，具体涉及一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器。

技术介绍

[0002]溶解氧浓度是环保监测的重要指标之一，可以反映水质质量、环境安全等问题，其在农业渔业、环境保护、食品安全、医疗健康等领域有着重要的实际监测意义。现有用于测量溶解氧浓度的溶解氧传感器类型主要有光学传感器和电化学传感器。光学传感器准确性高、重现性好，但设备结构复杂，光学器件昂贵；电化学传感器还分为极谱型传感器、原电池型传感器和电位型传感器三种，其中极谱型传感器和原电池型传感器是目前研究较多的两类传感器，而有关电位型溶解氧传感器的研究较少。
[0003]极谱型溶解氧传感器中最具代表性的是Clark型溶解氧传感器，这种传感器使用选择性氧气透过膜将检测腔与外界溶液环境隔离，透氧膜可以阻断水、大分子有机物等分子或离子，只允许氧分子自由透过。这种传感器常使用Au、Pt作为阴极，以Ag作为阳极，在两电极间施加一定的电压时，氧分子在阴极被还原，透氧膜内外的溶解氧存在浓度差，同时产生电流，电流值正比于穿越透氧膜的氧分子数目，由此可以实现溶解氧浓度的测定。
[0004]原电池型溶解氧传感器一般以贵金属材料如Au、Ag、Pt作为阴极，以Pb作为阳极，在电解质中加入KCl或Pb(CH3COO)2，反应生成PbCl2或Pb(AcO)2，无需外加电压，水样中的溶解氧在阴极表面还原为OH
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，而Pb阳极被氧化，产生与溶解氧浓度成正比的电流信号，从而实现对溶解氧浓度的测量。
[0005]电位型溶解氧传感器的电极主要是金属氧化物，如RuO2，这类材料的导电性易受到外界氧气的影响，当有氧气存在时，氧化物电极会被极化，通过测量工作电极与参比电极之间的开路电位，即可获得与溶解氧浓度有关的电压值。目前关于电位型溶解氧传感器的研究主要集中于RuO2电极，Mart
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nez等人以RuO2为活性材料，TiO2或聚异丙二酰胺二苯砜为膜，利用厚膜技术开发了一种电位式溶解氧传感器，在0.8ppm
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8ppm的溶解氧浓度范围内响应，电极的能斯特斜率分别为
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59.4mV/decade和
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37.4mV/decade(Sensors and Actuators B:Chemical 2004,101(3),295
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301.)；Zhuiykov等人制备了无掺杂的RuO2电极，可以在9℃～35℃的环境中稳定工作，对0.6ppm～8ppm范围内的溶解氧有很好的响应，能斯特斜率可以达到
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41.7mV/decade。一些氧化物的掺杂可以显著提高电极的性能，如Cu2O掺杂的RuO2电极，能斯特斜率高达
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47.4mV/decade(Sensors and Actuators B:Chemical 2011,153(2),312
‑
320.)，并且因铜元素的掺入而具有了一定的抗生物污染效果，而在La2O3掺杂后，RuO2电极的灵敏度可以提高至
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49.3mV/decade(International Journal of Applied Ceramic Technology 2011,8(5),1192
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1200.)。目前，现有研究中的电位型溶解氧传感器多采用贵金属氧化物材料，存在成本高的问题，同时测量时贵金属氧化物材料直接与待测溶液接触，待测溶液中的杂质离子极易在电极表面响应，从而造成测量不准确，测量灵敏度下降。

技术实现思路

[0006]为了解决现有电位型溶解氧传感器存在的成本高、测量不准确、测量灵敏度低的问题，本专利技术提供一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器。
[0007]本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术的一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，包括：工作电极、参比电极和内参比溶液，所述工作电极为锑电极、银
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锑合金电极或锑
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三氧化二锑电极，所述参比电极为饱和甘汞电极或银
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氯化银电极，所述内参比溶液为邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液、磷酸盐标准缓冲溶液、硼酸钠标准缓冲溶液、硝酸钾溶液、硝酸钠溶液、硫酸钾溶液、氯化钾溶液等常见的不与锑反应的电解质溶液、自来水或蒸馏水。
[0009]作为优选的实施方式，还包括：疏水透氧膜，用于将测试体系密封，使待测体系与测试体系隔离；所述疏水透氧膜为聚四氟乙烯疏水透氧膜、聚偏四氟乙烯疏水透氧膜或聚丙烯疏水透氧膜。
[0010]作为优选的实施方式，所述邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液的pH＝4.00；所述磷酸盐标准缓冲溶液的pH＝6.86；所述硼酸钠标准缓冲溶液的pH＝9.18。
[0011]作为优选的实施方式，所述锑电极的制备方法如下：
[0012]选用纯度99.9％的锑粉作为原料，充分研磨；采用高温熔融法以玻璃管作为铸造模具制备锑电极棒：熔融温度≥670℃，保温时间为4h
‑
6h，炉中自然冷却至室温；取出锑电极棒，将锑电极棒一端磨平作为溶解氧响应面，将锑电极棒另一端与导线焊接，制成锑电极。
[0013]作为优选的实施方式，所述熔融温度为670℃，保温时间为5h。
[0014]作为优选的实施方式，所述银
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锑合金电极的制备方法如下：
[0015]选用纯度99.5％的银粉和纯度99.9％的锑粉作为原料，称取不同质量分数的银粉和锑粉，充分研磨后混合均匀；采用高温熔融金属铸造法以玻璃管作为铸造模具制备银
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锑合金电极棒：熔融温度≥670℃，保温时间为4h
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6h，炉中自然冷却至室温，将电极棒一端磨平作为溶解氧响应面，得到银
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锑合金电极。
[0016]作为优选的实施方式，所述银粉的质量分数为0＜wt％≤80％；所述锑粉的质量分数为20％≤wt％＜100％。
[0017]作为优选的实施方式，所述熔融温度为670℃，保温时间为5h。
[0018]作为优选的实施方式，所述锑
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三氧化二锑电极的制备方法如下：
[0019]选用纯度99.9％的锑粉作为原料，充分研磨；采用高温熔融法以玻璃管作为铸造模具制备锑
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三氧化二锑电极棒：熔融温度≥670℃，保温时间4h
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6h，炉中自然冷却至室温；取出锑
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三氧化二锑电极棒，在400℃
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500℃条件下保温1.5h
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2.5h；将锑
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三氧化二锑电极棒一端与导线焊接，制成锑
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三氧化二锑电极。
[0020]作为优选的实施方式，所述熔融温度为670℃，保温时间为5h；取出锑
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三氧化二锑电极棒，在450℃条件下保温2h。
[0021]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，包括：工作电极、参比电极和内参比溶液，其特征在于，所述工作电极为锑电极、银
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锑合金电极或锑
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三氧化二锑电极，所述参比电极为饱和甘汞电极或银
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氯化银电极，所述内参比溶液为邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液、磷酸盐标准缓冲溶液、硼酸钠标准缓冲溶液、硝酸钾溶液、硝酸钠溶液、硫酸钾溶液、氯化钾溶液、自来水或蒸馏水。2.根据权利要求1所述的一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，其特征在于，还包括：疏水透氧膜，用于将测试体系密封，使待测体系与测试体系隔离；所述疏水透氧膜为聚四氟乙烯疏水透氧膜、聚偏四氟乙烯疏水透氧膜或聚丙烯疏水透氧膜。3.根据权利要求1所述的一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，其特征在于，所述邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液的pH＝4.00；所述磷酸盐标准缓冲溶液的pH＝6.86；所述硼酸钠标准缓冲溶液的pH＝9.18。4.根据权利要求1所述的一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，其特征在于，所述锑电极的制备方法如下：选用纯度99.9％的锑粉作为原料，充分研磨；采用高温熔融法以玻璃管作为铸造模具制备锑电极棒：熔融温度≥670℃，保温时间为4h
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6h，炉中自然冷却至室温；取出锑电极棒，将锑电极棒一端磨平作为溶解氧响应面，将锑电极棒另一端与导线焊接，制成锑电极。5.根据权利要求4所述的一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，其特征在于，所述熔融温度为670℃，保温时间为5h。6.根据权利要求1所述的一种基于锑基电极的电位法溶解氧传感器，其特征在于，所述银
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锑合金电极的制备方法如下：选用纯度9...

【专利技术属性】
技术研发人员：李壮，赵语嫣，王宏达，石岩，刘耀晟，刁永兴，胡广兴，崔爽，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：