基于溶胶-凝胶及印制技术制备复合陶瓷碳pH电极.pdf

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1、第30卷分析化学（FENXIHUAXUE）研究报告第5期2002年5月ChineSeJournaIofAnaIyticaIChemiStry531~535基于溶胶-凝胶及印制技术制备复合陶瓷碳pH电极李建平1，2彭图治!1方成2（1浙江大学化学系，杭州310028）（2桂林工学院应用化学系，桂林541004）摘要将溶胶-凝胶技术与丝网印制技术相结合研制了一种新型复合陶瓷碳pH电极和参比电极，并组合制备了pH复合电极。pH电极利用天然沸石作质子接受体，用溶胶-凝胶法进行固定。对溶胶-凝胶法与印制技术相结合制作包埋沸石的复合陶瓷碳敏感膜的条件进行了实验，并对电极参数进行了测试。

2、该电极测定范围为pH1~12，响应斜率为0.06V/dec。电极稳定性、重现性好、响应快，利用此电极对多种水样进行了分析，取得了满意效果。采用该法制备离子选择性电极具有简易、价廉、易批量化生产和推广应用等特点。关键词pH电极，溶胶-凝胶，印制技术，沸石，复合陶瓷碳电极1引言pH电极是应用最广泛的一种离子选择性电极。传统的pH电极为玻璃电极。其存在的诸多缺点如易碎、阻抗大、响应慢和难于制成各种形状等限制了它的应用。因而，研究其它敏感膜材料的pH电极［1~3］受到了人们的重视。目前，人们已研制了多种新型的pH电极，包括有机聚合物敏感膜电极，金属/［4~7］金属氧化物敏感膜电极等

3、。后者利用Pd、Pt、Ir、Ti、W、Co和Pb等金属的氧化物作为质子接受体对+H产生响应。在电极膜的固定（形成）方面，采用的方法有涂层法、电聚合法和金属表面氧化法等。溶胶-凝胶（SoI-geI）固定法是近年来颇受关注的电活性物质固定技术，其优良的性能使之成为敏感试剂分［8~10］［11~16］-++子固定的理想材料。利用SoI-geI技术已制成了多种光学型pH传感器，制备CI、K和Na［17~19］［20~22］离子选择性电极也有报道。本文将丝网印制技术与SoI-geI固定化方法相结合，首次研制了一种新型复合陶瓷碳pH电极。该电极采用天然沸石作为电极膜内电活性敏感材料，将

4、沸石固定在含有碳粉的SoI-geI中，以丝网印刷法印制成电极敏感膜。2实验部分2.1仪器、试剂与材料PXSJ-216型离子活度计（上海雷磁仪器厂）；GSP-77-02型磁力搅拌器；KO-250型超声波清洗器。化学镀银液，A液：50g硝酸银溶于500mL氨水（1.5moI/L）；B液：葡萄糖10g溶于水中，加入95%乙醇2mL，用水稀释至500mL。使用前将A、B以等体积混匀。溶胶储备液：将正硅酸乙酯（TEOS）10mL、水6.5mL、无水乙醇100mL、6.0moI/L盐酸0.25mL依次加入200mL容量瓶中，超声振荡30min，得到溶胶储备液!；将加入的盐酸改为加入6m

5、oI/L硝酸0.25mL，得到溶胶储备液"，均密封放置；聚乙烯醇-20（0PVA-200）：0.08%（!/!）。石墨粉：!60。红辉沸石（广西车田）：!8.26。PVC薄片：1X5#m#m2cm。2.2原电极制备方法［23］2.2.1PVC片和玻璃片镀前处理将裁剪好的洁净PVC片和玻璃片按文献的方法进行粗化、敏化和活化后，用水洗净晾干。2.2.2化学镀银在上述处理过的PVC片或玻璃片表面用石蜡涂上一层保护膜，露出电极部分，其它部分用蜡完全覆盖后，置于化学镀银液中，在70C水浴中搅拌，进行银镜反应20~30min，至表面形成致密银膜，取出洗净，晾干。用有机溶剂擦洗掉蜡保护层

6、，得到银膜基片。2001-06-20收稿；2001-12-12接受532分析化学第30卷2.3参比电极制备方法将0.01g硝酸银、0.4g石墨粉和0.4mL0.08%PVA-200水溶液与1mL溶胶储备液!混合均匀，调成稀浆状。用自制的丝网印刷器将浆液均匀印刷于银膜基片上电极部分，室温固化121后，浸入银-3氨溶液（0.1moI/L硝酸银-3moI/L氨水）中21，取出凉干，置于1.0X10moI/L氯化钾溶液中活化3~51，洗净晾干，均匀涂敷苯丙乳液保护非电极部分，室温下固化。该电极可直接用作参比电极。每次使用后用蒸馏水冲洗干净，晾干。2.4pH电极制作方法取适量红辉沸石

7、，用6moI/L盐酸浸泡241，低温蒸干，水洗，过滤，于60C恒温烘干，研磨，以质量比114与石墨粉混合均匀。将0.5g上述混合粉、0.8mL溶胶储备液!和0.3mLPVA（0.08%）共同混合均匀，调成稀浆状，印2刷于银膜基片上电极头部，电极面积2X4mm，待自然干燥后，再印刷一层溶胶-凝胶液膜（储备液!），室温固化121后，在非电极部分涂敷苯丙乳液保护层，以避免镀银层与溶液接触。干燥后即制得pH电极，使用前需在弱酸性水溶液活化至少11。pH复合电极结构图如图1。2.5实验方法配制不同pH缓冲溶液，将自制的pH电