專利名稱：磷酸根離子選擇性電極及其用途的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種測量磷酸根離子的電極。
磷酸根離子通常采用鉬藍分光光度法測定，即在含有磷酸根離子的待測液中加入鉬酸銨顯色劑，使之與磷酸根形成顯色化合物，然后用分光光度計測定待測溶液的吸光度，再由吸光度確定磷酸根離子的含量。這種測定磷酸根離子的方法，處理手續繁瑣，且不能實現連續內線自動分析。有人采用PVC膜，液膜和修飾膜電極等方法測定磷酸根離子，PVC膜、液膜磷酸根選擇電極是將活性物質如有機錫離子交換劑摻入硝基苯或PVC增塑劑中，通過聚偏氟乙烯隔膜或PVC制備磷酸根敏感膜，固定在電極頂端，由內電解質溶液和內導Ag/AgCl電極構成內參比電極體系進行測定，這種方法是基于膜-水相離子交換的原理，但磷酸根在以有機錫離子交換劑活性物質制備的敏感膜相上的遷移率低，且離子交換劑易從膜相中流失，因此電極的穩定性、重現性較差，且壽命較短。修飾膜磷酸根離子選擇性電極利用無機難溶鹽制備電極，雖然電極的穩定性和使用壽命有了一定的改善，但是受常見陰離子的干擾嚴重，尤其是Cl-離子的干擾，因而使電極失去對磷酸根離子的響應功能，至今尚未研制出一種解決上述存在的問題，可供實用的磷酸根離子選擇性電極。
本發明旨在研制一種具有良好穩定性、重現性、選擇性和使用壽命長的磷酸根離子選擇性電極，并廣泛用于磷酸根離子濃度的分析與測定。
實現本發明目的的技術方案為一種磷酸根離子選擇性電極包括由電極帽(1)、電極桿(2)與電極頭(8)構成的電極體以及引出線(3)和電極桿與電極頭之間襯墊的密封墊圈(4)，本發明用金屬鈷、鈷合金、含鈷無機化合物以及用物理或化學方法在金屬或其他材料為基體的表面形成的金屬鈷，鈷合金或含鈷無機化合物表層或薄膜作敏感材料制成敏感膜(7)，緊密嵌入電極頭(8)的敏感膜(7)上緊壓一銅柱(6)，銅柱(6)上擰入焊有引出線(3)、固定在電極桿(2)上的銅柱(5)。一種簡易式磷酸根離子選擇性電極是在金屬鈷、鈷合金、含鈷無機化合物以及用物理或化學方法在金屬或其他材料為基體的表面形成的金屬鈷、鈷合金或含鈷無機化合物表層或薄膜作敏感材料制成的敏感膜(7)上焊接引出線(3)，緊配合嵌在塑料(9)中或直接在敏感膜(7)上涂覆樹脂或膠(9)電極在去離子水中獲得穩定電位后，放入以PH＝4.0的鄰苯二甲酸為底液、濃度為10-4mol/L的含磷酸根生命物質溶液中獲得平衡電位的活化處理后作為含磷酸根生命物質的傳感器。
下面結合附圖進一步詳述本發明。
圖1磷酸根離子選擇性電極結構圖;
圖2簡易式磷酸根離子選擇性電極結構圖。
本設計的磷酸根離子選擇性電極中的敏感膜(7)是用金屬鈷類固體敏感材料制成，如金屬Co，鈷鎳合金(Co i)、磷化鈷(CoPx)以及用物理或化學方法例如電化學等方法在金屬(如銅)或其他材料為基體的表面形成金屬鈷類的表層或薄膜。敏感膜(7)有一定錐度，在錐面上涂少量硅橡膠后放入電極頭中，用銅柱(6)(5)壓緊，封裝在由電極帽(1)，電極桿(2)和電極頭(8)構成的塑料電極體中，引出線(3)直接焊在銅柱(5)上，銅柱(5)周圍涂上環氧樹脂，壓入電極桿(2)的孔中，固定在電極桿(2)上，銅柱(5)與緊壓在敏感膜(7)上的銅柱(6)為螺旋連接，電極桿(2)與電極頭(8)的接合處襯墊密封墊圈(4)。本設計的磷酸根離子選擇性電極在使用前或產品出廠前應進行活化處理，即用金相砂紙把敏感膜(7)表面拋光，引出線(3)接到離子計的輸入端，并接上飽和硝酸鉀瓊脂鹽橋外接的雙液接甘汞電極。在攪拌下，在去離子水中獲得穩定電位，然后放在PH＝4的鄰苯二甲酸氫鉀溶液中，獲得平衡電位。經這樣處理的磷酸根離子選擇性電極可使用半年，在性能有變化時如線性響應范圍變窄再進行上述處理后又可繼續使用。
本設計電極也可采用如圖2所示簡易式結構，在含金屬鈷類敏感材料制成的敏感膜(7)上直接焊接引出線(3)，緊配合嵌入塑料(9)中或直接在敏感膜上涂復樹脂或膠(9)，簡易式磷酸根離子選擇性電極的活化處理也與前述方法相同。
本發明研制的磷酸根離子選擇性電極的敏感膜對磷酸根是選擇性的結合，因此可以作為含磷酸根的ATP和AOP等生命物質的傳感器，測定生命物質中磷酸根離子的含量。在作為ATP、AOP傳感器使用時，電極先在去離子水中獲得穩定電位后，放入以PH＝4.0的鄰苯二甲酸為底液、磷酸根離子濃度為10-4mol/L的含磷酸根生命物質溶液中獲得平衡電位后即可作ATP、AOP等生命物質傳感器，測定生命物質中磷酸根離子的含量。
本設計用金屬鈷或含金屬鈷固體敏感材料作敏感膜制成電極，在金屬鈷及鈷合金經過活化處理后，在表面形成非化學計量化合物，該化合物存在鈷空穴，從而對磷酸二氫根及含磷酸根生命物質有結合作用，并遵循 ernst方程E＝E0+ (RT)/(F) ln[H2PO4]因此磷酸根離子選擇性電極具有如下特點(1)在PH＝4.0的鄰苯二甲酸氫鉀底液中，電極對H2PO-4在10-5～10-2mol/L濃度范圍內呈線性響應，響應斜率為56～59mv/dec，檢測下限為8×10-6mol/L;
(2)采用固體材料作敏感膜，獲得了較低的阻抗，因而獲得了良好的穩定性、重現性，電極在10-4mol/L H2PO-4溶液中連續測定2小時，電位漂移小于2mv，而且電極壽命長;
(3)電極對常見陰離子有良好的選擇性，Cl-、SO2-4、NO-3、AcO-和Br-等離子對電極測定H2PO-4均無明顯干擾。
由此可見，本設計克服了PVC膜、液膜和修飾膜兩類磷酸根離子選擇性電極存在的缺陷，獲得了良好的穩定性、重現性和選擇性等綜合優良性能，并且具有長久的電極壽命，完全可以適用于化學化工、環境、生命科學和臨床醫學等領域中磷酸根離子濃度的實際分析與測定。
實例1以金屬鈷(Co)作敏感材料加工成有一定錐度的敏感膜，與之配合的電極頭(8)也加工成一定錐度，在敏感膜錐面涂上少量硅橡膠，嵌入電極頭中上面緊壓銅柱(6);將導線(3)預先焊接到銅柱(5)上，電極桿(2)底部開有與銅柱(5)直徑相當的孔，在銅柱(5)周圍涂上環氧樹脂后壓入電極桿(2)的孔中，電極桿(2)與電極頭(8)之間墊上密封圈(4)，旋緊，裝上電極帽(1)即獲得磷酸根離子選擇性電極。
實例2直接在Co i合金敏感塊上焊接引出導線(3)，在敏感塊上涂覆環氧樹脂即成簡易式磷酸根離子選擇性電極。
實例3將銅絲或銅柱洗凈，一端浸入CoSO4溶液中，并接到電池的負極，電池的正極用銅絲接到Pt絲上，將Pt絲扦入CoSO4溶液，電鍍成銅絲或銅柱表層上有金屬Co薄膜的敏感膜，敏感膜按實施例1或2方法制成磷酸根離子選擇性電極。
權利要求
1.一種磷酸根離子選擇性電極，包括由電極帽(1)、電極桿(2)和電極頭(8)構成的電極體以及引出線(3)和電極桿與電極頭之間襯墊的密封墊圈(4)，本發明的特征在于(1)用金屬鈷、鈷合金、含鈷無機化合物以及用物理或化學方法在金屬或其他材料為基體的表面形成的金屬鈷，鈷合金或含鈷無機化合物表層或薄膜作敏感材料制成敏感膜(7)；(2)緊密嵌入電極頭(8)的敏感膜(7)上緊壓一銅柱(6)，銅柱(6)上擰入焊有引出線(3)、固定在電極桿(2)上的銅柱(5)。
2.一種簡易式磷酸根離子選擇性電極，其特征在于以金屬鈷、鈷合金、含鈷無機化合物以及用物理或化學方法在金屬或其他材料為基體的表面形成的金屬鈷、鈷合金或含鈷無機化合物表層或薄膜作敏感材料制成的敏感膜(7)上焊接引出線(3)，緊配合嵌在塑料(9)中或直接在敏感膜(7)上涂覆樹脂或膠(9)。
3.一種如權利要求1或2所述的磷酸根離子選擇性電極的用途，其特征在于該電極在去離子水中獲得穩定電位后，放入以PH＝4.0的鄰苯二甲酸為底液、濃度為10-4mol/L的含磷酸根生命物質溶液中獲得平衡電位的活化處理后作為含磷酸根生命物質的傳感器。
全文摘要
磷酸根離子選擇性電極屬于測量磷酸根離子的電極。本設計用金屬鈷、鈷合金、含鈷無機化合物以及用物理或化學方法在金屬或其他材料為基體形成上述含鈷金屬的表層或薄膜為敏感材料制成敏感膜，敏感膜嵌入電極頭中，用銅柱壓緊，封裝于電極帽、電極桿與電極頭組成的電極體中，電極經活化處理即可用于磷酸根離子濃度的測定與分析，還可作含磷酸根的生命物質傳感器。本設計的電極有良好的穩定性、重現性與選擇性，而且電極壽命長。
文檔編號G01N27/333GK1098502SQ9311164
公開日1995年2月8日 申請日期1993年8月6日 優先權日1993年8月6日
發明者肖丹, 俞汝勤, 李軍, 袁孔銓 申請人:湖南大學