一种全固态离子选择性电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电化学传感技术领域，具体涉及一种全固态离子选择性电极及其制备方法，本发明专利技术提供的全固态离子选择性电极，通过采用导电碳浆和碳基转导材料组成的电极材料制成反应电极，能够极大提高电极的稳定性。能够极大提高电极的稳定性。能够极大提高电极的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态离子选择性电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电化学传感
，具体涉及一种全固态离子选择性电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]离子选择性电极是一种对某种特定的离子具有选择性的指示电极，离子选择性电极对于人体体液中离子的检测具有重要意义。
[0003]传统的离子选择性电极是液体接触式的电极，其由内充液和内参比电极构成，因此在零电流条件下会存在一个从电极膜相流向样品溶液相的稳态离子通量，全固态离子选择性电极相对于液体接触式的电极，其简化了内充液的使用，具有携带方便、灵敏度高、选择性好，可用于在线分析和监控等特点，因此受到科研人员的高度关注。
[0004]全固态离子选择性电极一般包括电极基底、转导层、离子选择膜层，其中转导层同时具有电子传导性和离子传导性，可在固态情况下将离子信号转换为电子信号，是全固态离子选择性电极的重要组成部分。据研究，全固态离子选择性电极广泛使用的转导层材料主要包括导电聚合物和碳材料。其中导电聚合物主要包括基于吡咯、噻吩、苯胺的电聚合或者化学聚合衍生物，但转导层和电极基底之间容易出现水层现象影响电极的稳定性。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术目的在于提供一种全固态离子选择性电极及其制备方法，克服现有技术中因转导层和电极基底之间容易出现水层现象而影响电极的稳定性的缺陷。
[0006]为此，本专利技术提供了一种全固态离子选择性电极，包括反应电极和离子选择膜，所述反应电极的电极材料包括：导电碳浆和碳基转导材料。
[0007]进一步地，所述导电碳浆的质量占所述反应电极的电极材料总质量的70～90％。
[0008]进一步地，所述碳基转导材料的质量占所述反应电极的电极材料总质量的10
‑
30％。
[0009]进一步地，所述碳基转导材料选自石墨烯和/或碳纳米管。
[0010]进一步地，所述离子选择膜覆盖在反应电极上，所述离子选择膜外包围有绝缘层，所述绝缘层上设有使离子选择膜裸露的开口。
[0011]进一步地，所述离子选择膜包括离子载体、离子交换剂、增塑剂和高聚物；
[0012]优选的，所述离子载体选自钠离子载体III、缬氨霉素、双[4
‑
(1,1,3,3
‑
四甲基丁基)苯基]磷酸半钙中的一种；
[0013]优选的，所述离子交换剂选自四苯硼钠、四苯硼钾、四(4
‑
氯苯基)硼酸钾中的一种或几种；
[0014]优选的，所述增塑剂选自双(1一丁基戊基)己二酸酯、癸二酸二辛酯、2
‑
硝基苯辛醚中的一种或几种；
[0015]优选的，所述高聚物选自聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一
种或几种。
[0016]进一步地，离子载体的质量占离子选择膜总质量的0.5～2％，离子交换剂的质量占离子选择膜总质量的0.5～1％，增塑剂的质量占离子选择膜总质量的60～66％，高聚物的质量占离子选择膜总质量的30～33％。
[0017]本专利技术还提供了一种全固态离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
[0018]S1、在导电电极上印刷反应电极的电极材料，形成反应电极；
[0019]S2、将离子选择膜的组分加溶剂溶解得到离子选择膜液，将离子选择膜液涂覆在反应电极表面形成离子选择膜，干燥。
[0020]进一步地，采用丝网印刷在聚氯乙烯基板上印刷导电材料形成导电电极，优选的，所述导电材料选自导电银浆、导电碳浆、导电金浆、导电铂浆、导电钛浆中的一种或几种。
[0021]进一步地，还包括在离子选择膜外印刷绝缘层的步骤；和/或，S2步骤中采用的溶剂选自四氢呋喃和/或环己酮；和/或，离子选择膜液中高聚物的浓度为80～120mg/mL。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023]1、本专利技术提供的全固态离子选择性电极，通过采用导电碳浆和碳基转导材料组成的电极材料制成反应电极，能够极大提高电极的稳定性。
[0024]2、本专利技术提供的全固态离子选择性电极，通过控制导电碳浆的质量占所述反应电极的电极材料总质量的70～90％或者碳基转导材料的质量占所述反应电极的电极材料总质量的10～30％，进一步提高电极的稳定性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0026]图1为本专利技术全固态离子选择性电极的结构示意图；
[0027]图2为图1的俯视图；
[0028]图3为本专利技术的实施例1对血清中钠离子浓度的电位响应校正曲线；
[0029]图4为本专利技术的实施例2对血清中钾离子浓度的电位响应校正曲线；
[0030]图5为本专利技术的实施例3对血清中钙离子浓度的电位响应校正曲线；
[0031]图6为实施例1和对比例1中钠离子选择性电极的长期稳定性评估结果。
具体实施方式
[0032]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0033]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。聚氯乙烯基板购自台塑集团，厚度为0.4mm，导电银浆购自Acheson公司，型号
为ED
‑
479SS，导电碳浆购自Acheson公司，型号为ED
‑
423SS，石墨烯购自Sigma
‑
Aldrich公司，CAS号为1034343
‑
98
‑
0，绝缘油墨购自宝华实业中国有限公司，型号为SS
‑
8611，钠离子载体III购自Sigma
‑
Aldrich公司，CAS号为81686
‑
22
‑
8，聚氯乙烯购自阿拉丁公司，CAS号为9002
‑
86
‑
2。
[0034]如图1和2所示的全固态离子选择性电极，包括基板1、电极基底2和3、离子选择膜层4和绝缘层5。
[0035]电极基底置于基板1上，由导电电极2和反应电极3组成；
[0036]离子选择膜层4设在电极基底的反应电极3上，将反应电极完全覆盖；
[0037]绝缘层5将离子选择膜4包围，绝缘层上设有使离子选择膜裸露的开口，开口区域为离子选择膜与待测溶液发生接触的反应区域。
[0038]实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态离子选择性电极，包括反应电极和离子选择膜，其特征在于，所述反应电极的电极材料包括：导电碳浆和碳基转导材料。2.根据权利要求1所述的全固态离子选择性电极，其特征在于，导电碳浆的质量占所述反应电极的电极材料总质量的70～90％。3.根据权利要求1或2所述的全固态离子选择性电极，其特征在于，碳基转导材料的质量占所述反应电极的电极材料总质量的10～30％。4.根据权利要求1
‑
3中任一所述的全固态离子选择性电极，其特征在于，所述碳基转导材料选自石墨烯和/或碳纳米管。5.根据权利要求1
‑
4中任一所述的全固态离子选择性电极，其特征在于，所述离子选择膜覆盖在反应电极上，所述离子选择膜外包围有绝缘层，所述绝缘层上设有使离子选择膜裸露的开口。6.根据权利要求1
‑
5中任一所述的全固态离子选择性电极，其特征在于，所述离子选择膜包括离子载体、离子交换剂、增塑剂和高聚物；优选的，所述离子载体选自钠离子载体III、缬氨霉素、双[4
‑
(1,1,3,3
‑
四甲基丁基)苯基]磷酸半钙中的一种；优选的，所述离子交换剂选自四苯硼钠、四苯硼钾、四(4
‑
氯苯基)硼酸钾中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张郁新，刘振齐，聂延召，胡飞，邱笑违，
申请(专利权)人：北京乐普诊断科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：