專利名稱：一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極及其 制備方法。
背景技術(shù)：
離子選擇性電極是一種對某種特定的離子具有選擇性的指示電極，鈉離子選擇性 電極即是專門用來測量溶液中鈉離子濃度的指示電極。鈉離子的檢測在醫(yī)學(xué)、生化、制藥、 化工、環(huán)保和食品等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用，特別是人體體液中鈉離子的檢測具有重要 的醫(yī)學(xué)臨床意義。人體血液中所含的鈉離子為細(xì)胞外液中重要的陽離子，占細(xì)胞外液總陽 離子總量的90%以上，對維持穩(wěn)定的細(xì)胞外液容量和滲透壓起著重要作用。體液中各種離 子保持一定的比例是維持神經(jīng)、肌肉正常應(yīng)激功能的必要保障，鈉離子濃度正常是保證其 功能的重要因素。傳統(tǒng)的鈉離子選擇性電極由內(nèi)參比電極，內(nèi)參比溶液和敏感膜組成。測量時，將鈉 離子選擇性電極與參比電極組成鈉離子傳感器，并與外接的測量裝置連接構(gòu)成一個電化學(xué) 電池，該電池的電動勢與參比電極、內(nèi)參比電極的電極電位滿足如下的能斯特方程 其中，R為摩爾氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，Z為待測離子的價態(tài)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)， 為待測溶液中的離子濃度，a2內(nèi)參比溶液中的離子濃度。參比電極的電極電勢一般為定
值，內(nèi)參比溶液中的離子濃度也是已知的，則通過測量出電池電動勢，就可以計算出待測溶 液的離子濃度。傳統(tǒng)離子選擇性電極的內(nèi)參比溶液一般采用電解質(zhì)溶液，只能在較低的溫度、壓 力下工作，其制造成本較高，且造成選擇性電極的體積較大，導(dǎo)致響應(yīng)慢，很難進(jìn)行電極的 微型化，也不易攜帶，無法滿足手術(shù)、急診、野外救護(hù)等場合的需求，也無法適應(yīng)家庭醫(yī)療的 趨勢。中國的專利02137034. 6公開了一種用于電化學(xué)傳感器的鈉離子選擇電極及其制 備方法，其鈉離子選擇電極是在絕緣套管內(nèi)填充含鈉導(dǎo)電環(huán)氧樹脂，在導(dǎo)管端口設(shè)有鈉離 子傳導(dǎo)陶瓷片，與參比電極配對可測定溶液中鈉離子濃度。但是這種選擇電極制作過程較 復(fù)雜，制作周期較長，不適合批量生成。絲網(wǎng)印刷屬于孔版印刷，是將絲織物、合成纖維織物或金屬絲網(wǎng)繃在網(wǎng)框上，采用 手工刻漆膜或光化學(xué)制版的方法制作絲網(wǎng)印版?，F(xiàn)代絲網(wǎng)印刷技術(shù)，則是利用感光材料通 過照相制版的方法制作絲網(wǎng)印版，使絲網(wǎng)印版上圖文部分的絲網(wǎng)孔為通孔，而非圖文部分 的絲網(wǎng)孔被堵住。印刷時通過刮板的擠壓，使油墨通過圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到承印物上，形 成與原稿一樣的圖文。絲網(wǎng)印刷設(shè)備簡單、操作方便，印刷、制版簡易且成本低廉，操作方 便，適應(yīng)性強。薄膜蒸涂技術(shù)成膜利用高溫蒸發(fā)或等離子濺射的原理，使蒸涂材料堆積在基板表面形成薄膜，與絲網(wǎng)印刷相比，成膜均勻，但價格較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)鈉離子選擇性電極體積大不易攜帶等缺點，提供了一種平板型全 固態(tài)鈉離子選擇性電極，實現(xiàn)鈉離子選擇性電極的微型化，易于攜帶，操作簡便。本發(fā)明還提供了該全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，簡化了制作流程，適合 大批量生產(chǎn)。一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極，由基板、電極基底系統(tǒng)、固態(tài)電解質(zhì)層、鈉離子敏 感膜和絕緣層組成；所述的電極基底系統(tǒng)設(shè)于基板上，由反應(yīng)電極、接觸電極和連接這兩個電極的導(dǎo) 電引線組成；所述的固態(tài)電解質(zhì)層設(shè)在電極基底系統(tǒng)的反應(yīng)電極上，固態(tài)電解質(zhì)層上覆有鈉離 子敏感膜；所述的絕緣層將鈉離子敏感膜包圍，絕緣層上設(shè)有使鈉離子敏感膜裸露的開口， 開口區(qū)域作為實際測量中鈉離子敏感膜與待測溶液發(fā)生接觸的反應(yīng)區(qū)域。上述全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，包括以下步驟(1)采用絲網(wǎng)印刷方法在有機高分子材料(如聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚氯乙烯 等)基板上印刷導(dǎo)電絲網(wǎng)印刷材料，也可采用薄膜蒸涂技術(shù)將該導(dǎo)電材料蒸涂有機高分子 材料基板上，形成反應(yīng)電極、接觸電極和導(dǎo)電引線，反應(yīng)電極可采用碳、金、鉬或鈦等材料制 成，導(dǎo)電引線和接觸電極可采用銀、碳、金、鉬或鈦等材料制成，銀的電化學(xué)特性不穩(wěn)定，但 導(dǎo)電性能良好，故一般不用來制作反應(yīng)電極，而可用來制作接觸電極和導(dǎo)電引線；(2)使用表面活性劑水溶液對反應(yīng)電極表面進(jìn)行預(yù)處理，用來清潔反應(yīng)電極表面， 并增強反應(yīng)電極的親水性，加強反應(yīng)電極與固態(tài)電解質(zhì)層之間的粘附力，此表面活性劑水 溶液可采用質(zhì)量百分比為1%。 的羧甲基纖維素鈉(CMC)溶液或羥乙基纖維素鈉(HEC) 溶液；(3)將導(dǎo)電聚合物分散在溶劑中形成懸浮液，配制比例為導(dǎo)電聚合物溶劑= 1 99 5 95，一般采用水作為溶劑，以懸浮液的總量計，在懸浮液中加入質(zhì)量百分比為 0. 1 1%。的處理劑和質(zhì)量百分比為1. 5 5. 0%的CMC(或HEC)，配制成一定粘度的電解 質(zhì)漿料，用點噴、旋涂或絲網(wǎng)印刷的方法將該電解質(zhì)漿料覆涂在反應(yīng)電極表面，形成固態(tài)電 解質(zhì)層，所述的導(dǎo)電聚合物選自P型摻雜的聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩 及其衍生物中的一種，處理劑可采用聚乙烯乙二醇異辛酚醚(TritonX-100)，使固態(tài)電解質(zhì) 層與反應(yīng)電極更好的粘合；(4)將鈉離子載體、親脂性大分子物質(zhì)、非導(dǎo)電高分子聚合物溶解在增塑劑中形成 混合物；所述的鈉離子載體選自隊^-二苯基4力’-二芐基-1，2_亞苯基二氧二乙酰胺 (例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的ETH 157)、N，N，，N”-三庚基-N, N，，N”-三甲基-4，4，，4”-次 丙基(3-氧代丁酰胺)(例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的ETH227)、N, N, N，，N，-四環(huán)己基-1， 2-亞苯基二氧二乙酰胺(例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的ETH2120)、4_十八酰氧基甲基_N，N， N，，N，-四環(huán)己基-1，2-亞苯基二氧二乙酰胺(例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的ETH4120)、2，3 11，12-雙十氫化萘-16-冠醚-5 (例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的71745) ,2,2-雙十二烷基 丙二酸雙[(12-冠醚-4)甲基]酯(例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的73929)、十二烷基甲基丙 二酸雙[(12-冠醚-4)甲基]酯(例如瑞士 Fluka公司生產(chǎn)的71739)中的一種；鈉離子載 體作為鈉離子的絡(luò)合物，實現(xiàn)電極對鈉離子的選擇性，其質(zhì)量百分比為1. 0 3. 6% ；所述的親脂性大分子選自四苯硼鈉、四氯苯硼化鉀、四[3，5_ 二(三氟代甲基)苯 基]硼酸鉀中的一種或幾種；親脂性大分子物質(zhì)可以排除待測溶液中親脂性陰離子(如長 鏈脂肪酸、長鏈烷基磺酸鹽或長鏈二烷基磷酸鹽等)對鈉離子載體的干擾，提高電極對鈉 離子的選擇靈敏度，并且可以降低電極的電阻，其質(zhì)量百分比為0. 05 1. 0% ；所述的增塑劑自癸二酸二丁酯、己二酸二辛酯、己二酸二(1-丁基戊烷)酯、二硝 基苯辛基醚、癸二酸二仲辛酯、順丁烯二酸二乙辛酯、富馬酸二辛酯中的一種或幾種；增塑 劑可提高混合物的塑性，便于在后續(xù)的絲網(wǎng)印刷中成塑，其質(zhì)量百分比為58. 0 66. 0% ；所述的非導(dǎo)電高分子聚合物可選自聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚醋酸乙烯 (PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或幾種；非導(dǎo)電高分子聚合物作為鈉離子敏感 膜的支撐體，其質(zhì)量百分比為32. 0 38. 0% ；將配制的混合物溶解在四氫呋喃或環(huán)己酮溶劑中制成鈉離子敏感膜液，使非導(dǎo)電 高分子聚合物在溶液中的濃度為46. 8 72. 6mg/mL，然后將該鈉離子敏感膜液覆涂在固態(tài) 電解質(zhì)層表面形成鈉離子敏感膜，并避光干燥；(5)采用絲網(wǎng)印刷的方法將絕緣性印刷材料印刷在鈉離子敏感膜上，但露出一定 面積的鈉離子敏感膜，即制成該全固態(tài)鈉離子選擇性電極，鈉離子敏感膜上裸露的區(qū)域作 為在測量過程中直接與待測溶液接觸的反應(yīng)區(qū)域。本發(fā)明全固態(tài)鈉離子選擇性電極中固態(tài)電解質(zhì)層內(nèi)含有P型摻雜的導(dǎo)電聚合物， 由于P型摻雜的導(dǎo)電聚合物具有電子接受體的功能，可以將離子導(dǎo)電轉(zhuǎn)換為電子導(dǎo)電，其 過程與傳統(tǒng)的鈉離子選擇性電極中的液態(tài)內(nèi)參比溶液的原理相似，可以寫作
M+A' +e^M + A"其中，M+表示傳統(tǒng)內(nèi)參比電極中的金屬離子(如Ag+)，在本發(fā)明里表示固態(tài)電解 質(zhì)層中被氧化的導(dǎo)電聚合物單元；e是電子；M表示傳統(tǒng)內(nèi)參比電極中的金屬離子對應(yīng)的金 屬(如Ag)，在本發(fā)明里表示中性的導(dǎo)電聚合物單元；A—表示傳統(tǒng)內(nèi)參比電極中的陰離子 (如cr)，在本發(fā)明里表示導(dǎo)電聚合物中帶負(fù)電的摻雜成分。由于在導(dǎo)電聚合物中M+/M的 比值恒定，故而使固態(tài)電解質(zhì)層的電位保持恒定，起到了傳統(tǒng)內(nèi)參比電極的作用。導(dǎo)電聚合物作為一種電子導(dǎo)電材料，使固態(tài)電解質(zhì)層與反應(yīng)電極之間形成歐姆接 觸，有效降低了電極的電阻。同時，導(dǎo)電聚合物混合了電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性，可以將鈉 離子敏感膜檢測到的待測溶液中鈉離子信號轉(zhuǎn)換為電子信號，并通過反應(yīng)電極、導(dǎo)電引線、 接觸電極供外接的測試電路檢測。本發(fā)明中的鈉離子敏感膜中鈉離子載體一般為籠狀、環(huán)狀或者鏈狀有機化合物， 分子中有多個含氧原子的極性配位基，由于氧原子有兩對孤對電子提供偶極矩_離子結(jié)合 力，使其能與待測溶液中的鈉離子絡(luò)合，形成1 1的絡(luò)合物，從而改變鈉離子敏感膜的膜 電極電位，并且該電極電位與待測溶液中鈉離子濃度之間的關(guān)系符合能斯特方程，通過測 量此膜電極電位，就可以推算出待測溶液中的鈉離子濃度。
本發(fā)明提供了一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極，包括基板、電極基底系統(tǒng)、固態(tài)電解 質(zhì)層、鈉離子敏感膜和絕緣層，本發(fā)明還提供了該全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其 與外參比電極配對可以快速準(zhǔn)確地檢測出溶液中的鈉離子濃度。本發(fā)明便于攜帶、操作簡 單、響應(yīng)快，且制作成本低，易于微型化和大批量生產(chǎn)，適合于野外救護(hù)、醫(yī)學(xué)臨床檢測、環(huán) 境實地監(jiān)測等實時檢測。


圖1為本發(fā)明全固態(tài)鈉離子選擇性電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本發(fā)明的實施例1在不同濃度的NaCl溶液中的電位響應(yīng)校正曲線；圖4為本發(fā)明的實施例1對血清中鈉離子濃度的電位響應(yīng)校正曲線；圖5為本發(fā)明的實施例1的響應(yīng)梯度隨時間的變化關(guān)系曲線；圖6為本發(fā)明的實施例2在不同濃度的NaCl溶液中的電位響應(yīng)校正曲線；圖7為本發(fā)明的實施例3在不同濃度的NaCl溶液中的電位響應(yīng)校正曲線。
具體實施例方式如圖1、2所示，一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極，包括基板1、電極基底系統(tǒng)、固態(tài)電 解質(zhì)層3、鈉離子敏感膜4和絕緣層5 ；電極基底系統(tǒng)設(shè)于基板1上，由反應(yīng)電極21、接觸電極23和連接這兩個電極的導(dǎo) 電引線22組成；固態(tài)電解質(zhì)層3設(shè)在電極基底系統(tǒng)的反應(yīng)電極21上，固態(tài)電解質(zhì)層3上覆有鈉離 子敏感膜4 ；絕緣層5覆于鈉離子敏感膜4表面，絕緣層5上設(shè)有使鈉離子敏感膜4裸露的開 口 6，鈉離子敏感膜裸露的區(qū)域在測量過程中直接與待測溶液接觸。實施例1一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備包括以下步驟(1)將碳印刷材料通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷在聚丙烯基板上，形成反應(yīng)電極，將銀印 刷材料通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷在聚丙烯基板上，形成與反應(yīng)電極相連的導(dǎo)電引線和接觸電 極；(2)使用3%。的CMC水溶液對反應(yīng)電極進(jìn)行擦洗，然后擦拭干凈；(3)將聚3，4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PED0T/PSS，德國H. C. Starck公司 的Clevios P，CAS No. 155090-83-8)分散在水中形成懸浮液，其比例為PEDOT/PSS H20 = 1 99，PED0T/PSS對C02(pH) (二氧化碳溶于水后形成碳酸，所以對C02不敏感即是對pH不 敏感)、02不敏感，可提高測量的穩(wěn)定性，在懸浮液中加入0. 5%。的Triton X-100和3%的 CMC形成電解質(zhì)漿料，用絲網(wǎng)印刷的方法將該電解質(zhì)漿料印刷在反應(yīng)電極表面，形成固態(tài)電
解質(zhì)層，其厚度約為20iim，所用的網(wǎng)板為150目，網(wǎng)距1mm，刮板速度8mm/s，壓強1.8kg/
(4)在1. 92mL癸二酸二丁酯中加入33. 94mg的ETH 157、3. 39mg的四苯硼鈉和 1120mg的PVC，震蕩1分鐘后，加入8mL環(huán)己酮，震蕩溶解得到均勻透明粘稠溶液，通過絲網(wǎng)印刷的方法將該粘稠溶液印刷在固態(tài)電解質(zhì)層表面，形成鈉離子敏感膜，所用的網(wǎng)板為150 目，網(wǎng)距1mm,刮板速度8mm/s，壓強1. 8kg/cm2 ；(5)采用絲網(wǎng)印刷的方法印制絕緣層，絕緣層包圍鈉離子敏感膜，絕緣層上設(shè)有 1 X lcm2的開口作為鈉離子敏感膜的反應(yīng)區(qū)域，鈉離子敏感膜通過這個開口在測量過程中 與待測溶液接觸，絕緣層的材料采用寶華實業(yè)中國有限公司生產(chǎn)的絕緣染料SS8391。將制備的鈉離子選擇性電極與外參比電極[Ag/AgCl (3mol/LKCl)標(biāo)準(zhǔn)參比電極] 同時浸入含一定鈉離子濃度的待測溶液中，通過自制的高輸入阻抗放大電路測量鈉離子選 擇性電極相對于外參比電極的電極電位，記錄15s。該電位值與被測液體中鈉離子濃度線性 相關(guān)，由此獲得響應(yīng)電動勢，可推算出待測溶液中的鈉離子濃度。圖3為使用本實施制備的鈉離子選擇性電極測量不同濃度NaCl溶液(此溶液 含lmmol/L CaC12和4mmol/L KC1背景電解質(zhì))所得到電位響應(yīng)校正曲線，校正方程為 EMF(mV) = 64. 81gC(mmol/L)-250. 6，如圖中直線所示，EMF表示響應(yīng)電動勢，C表示溶液中 鈉離子濃度，相關(guān)系數(shù)R2為99. 14。圖4為使用本實施制備的鈉離子選擇性電極測量血清中鈉離子濃度的電位響應(yīng) 校正曲線，其校正方程為EMF(mV) = 54.81gC(mmol/L)-116.0，如圖中直線所示，相關(guān)系數(shù) R2 為 99. 99。由圖3和圖4可看出，本實施例制備的鈉離子選擇性電極響應(yīng)梯度符合能斯特方程。將本實施例制備的鈉離子選擇性電極在常溫常態(tài)下保存49天，檢測其每天的響 應(yīng)梯度，繪制出其響應(yīng)梯度隨時間的變化關(guān)系，如圖5所示，本制備的鈉離子選擇性電極在 49天內(nèi)其響應(yīng)梯度基本保持在60mV/-pNa，說明本發(fā)明具有良好的工作穩(wěn)定性。實施例2一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備包括以下步驟(1)將碳印刷材料通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷在聚丙烯基板上，形成反應(yīng)電極、導(dǎo)電引 線和接觸電極；(2)使用2%。的HEC水溶液對反應(yīng)電極進(jìn)行擦洗，然后擦拭干凈；(3)將PED0T/PSS分散在水中形成懸浮液，其比例為PED0T/PSS H20 = 1 99， 在懸浮液中加入0. 5%。的Triton X-100和2%的HEC形成電解質(zhì)漿料，用絲網(wǎng)印刷的方法 將該電解質(zhì)漿料印刷在反應(yīng)電極表面，形成固態(tài)電解質(zhì)層，其厚度約為20 ym，所用的網(wǎng)板 為150目，網(wǎng)距1mm，刮板速度8mm/s，壓強1. 8kg/cm2 ；(4)在 56.2iiL 二(1_ 丁基戊烷)己二酸中加入 0. 85mg 的 ETH 4120、0. 05mg 的四 氯苯硼化鉀和28. 08mg的PVC，震蕩1分鐘后，加入300 y L環(huán)己酮，震蕩溶解得到均勻透明 粘稠溶液，通過點噴的方法將該粘稠溶液覆涂在固態(tài)電解質(zhì)層表面，形成鈉離子敏感膜，每 個反應(yīng)電極點噴0. 5 y L鈉離子敏感膜液；(5)采用絲網(wǎng)印刷的方法印制絕緣層，絕緣層包圍鈉離子敏感膜，絕緣層上設(shè)有 2X2cm2的開口作為鈉離子敏感膜的反應(yīng)區(qū)域，鈉離子敏感膜通過這個開口在測量過程中 與待測溶液接觸，絕緣層的材料采用寶華實業(yè)中國有限公司生產(chǎn)的絕緣染料SS8391。圖6為使用本實施制備的鈉離子選擇性電極測量不同濃度NaCl溶液(此溶液 含lmmol/L CaC12和4mmol/L KC1背景電解質(zhì))所得到電位響應(yīng)校正曲線，校正方程為EMF(mV) = 74. 41gC(mmol/L)-276. 4，如圖中直線所示，EMF表示響應(yīng)電動勢，C表示溶液中 鈉離子濃度，相關(guān)系數(shù)R2為99. 17。由圖6可看出，本實施例制備的鈉離子選擇性電極顯示為超能斯特響應(yīng)。實施例3一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備包括以下步驟(1)將碳印刷材料通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷在聚丙烯基板上，形成反應(yīng)電極、導(dǎo)電引 線和接觸電極；(2)使用3%。的CMC水溶液對反應(yīng)電極進(jìn)行擦洗，然后擦拭干凈；(3)將PED0T/PSS分散在水中形成懸浮液，其比例為PED0T/PSS H20 = 1 99， 在懸浮液中加入3%的CMC形成電解質(zhì)漿料，用絲網(wǎng)印刷的方法將該電解質(zhì)漿料印刷在反 應(yīng)電極表面，形成固態(tài)電解質(zhì)層，其厚度約為20 iim，所用的網(wǎng)板為150目，網(wǎng)距1mm，刮板速 度 8mm/s，壓強 1.8kg/cm2 ；(4)在 160 ii L 二硝基苯辛基醚中加入 2. 54mg 的 ETH 4120,0. 89mg 的四[3，5-二 (三氟代甲基)苯基]硼酸鉀、17mg的PVA和68mg的PU，震蕩1分鐘后，加入lOOOiiL四氫 呋喃，震蕩溶解得到均勻透明粘稠溶液，通過點噴的方法將該粘稠溶液覆涂在固態(tài)電解質(zhì) 層表面，形成鈉離子敏感膜，每個反應(yīng)電極點噴0. 5 y L鈉離子敏感膜液；(5)采用絲網(wǎng)印刷的方法印制絕緣層，絕緣層包圍鈉離子敏感膜，絕緣層上設(shè)有 2X2cm2的開口作為鈉離子敏感膜的反應(yīng)區(qū)域，鈉離子敏感膜通過這個開口在測量過程中 與待測溶液接觸，絕緣層的材料采用寶華實業(yè)中國有限公司生產(chǎn)的絕緣染料SS8391。圖7為使用本實施制備的鈉離子選擇性電極測量不同濃度NaCl溶液(此溶液 含lmmol/L CaC12和4mmol/L KC1背景電解質(zhì))所得到電位響應(yīng)校正曲線，校正方程為 EMF(mV) = 50. 91gC(mmol/L)-210. 2，如圖中直線所示，相關(guān)系數(shù) R2 為 99. 19。由圖7可看出，本實施例制備的鈉離子選擇性電極響應(yīng)梯度略低于能斯特方程系 數(shù)。
權(quán)利要求
一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極，包括基板(1)、電極基底系統(tǒng)、固態(tài)電解質(zhì)層(3)、鈉離子敏感膜(4)和絕緣層(5)，其特征在于所述的電極基底系統(tǒng)設(shè)于基板(1)上，由反應(yīng)電極(21)、接觸電極(23)和連接這兩個電極的導(dǎo)電引線(22)組成；所述的固態(tài)電解質(zhì)層(3)覆于電極基底系統(tǒng)的反應(yīng)電極(21)上，固態(tài)電解質(zhì)層(3)上覆有鈉離子敏感膜(4)；所述的絕緣層(5)覆于鈉離子敏感膜(4)表面，絕緣層(5)上設(shè)有使鈉離子敏感膜(4)裸露的開口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，包括(1)在有機高分子材料基板上覆涂導(dǎo)電材料形成反應(yīng)電極、接觸電極和導(dǎo)電引線；(2)使用表面活性劑水溶液對反應(yīng)電極表面進(jìn)行預(yù)處理；(3)將導(dǎo)電聚合物分散在溶劑中形成懸浮液，配制比例為導(dǎo)電聚合物溶劑= 1 99 5 95，以懸浮液總量計，在懸浮液中加入質(zhì)量百分比為0. 1 1%。的處理劑和質(zhì) 量百分比為1. 5 5. 0%的羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素鈉，配制成電解質(zhì)漿料，將該電 解質(zhì)漿料覆涂在反應(yīng)電極表面，形成固態(tài)電解質(zhì)層；(4)將鈉離子載體、親脂性大分子、非導(dǎo)電高分子聚合物溶解在增塑劑中形成混合物， 以混合物總質(zhì)量計，其中鈉離子載體的質(zhì)量百分比為1. 0 3. 6%，親脂性大分子的質(zhì)量百 分比為0. 05 1. 0%，非導(dǎo)電高分子聚合物的質(zhì)量百分比為32. 0 38. 0%，增塑劑的質(zhì)量 百分比為58. 0 66. 0% ；將該混合物溶解在四氫呋喃或環(huán)己酮溶劑中，配制成鈉離子敏感膜液，將該鈉離子敏 感膜液覆涂在固態(tài)電解質(zhì)層表面形成鈉離子敏感膜，并避光干燥；(5)在基板上印制絕緣層，絕緣層覆蓋鈉離子敏感膜，絕緣層上設(shè)有開口，此開口區(qū)域 為實際測量時鈉離子敏感膜與待測溶液發(fā)生接觸的反應(yīng)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 對反應(yīng)電極表面進(jìn)行預(yù)處理的表面活性劑水溶液為1%。 的羧甲基纖維素鈉溶液或羥 乙基纖維素鈉溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 導(dǎo)電聚合物選自聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 在導(dǎo)電聚合物懸濁液中加入的處理劑采用聚乙烯乙二醇異辛酚醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 鈉離子載體選自N，N，- 二苯基-N，N，- 二芐基-1，2-亞苯基二氧二乙酰胺、N，N，，N”_三 庚基州州，^”-三甲基-4，4，，4”-次丙基(3-氧代丁酰胺)、N，N，N，，N，-四環(huán)己基_1， 2-亞苯基二氧二乙酰胺、4-十八酰氧基甲基-N，N, N’，N’ -四環(huán)己基-1，2-亞苯基二氧二 乙酰胺、2，3 :11，12-雙十氫化萘-16-冠醚_5、2，2_雙十二烷基丙二酸雙[(12-冠醚-4)甲 基]酯、十二烷基甲基丙二酸雙[(12-冠醚-4)甲基]酯中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 非導(dǎo)電高分子聚合物選自聚氯乙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾 種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 親脂性大分子選自四苯硼鈉、四氯苯硼化鉀、四[3，5_ 二(三氟代甲基)苯基]硼酸鉀中的 一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，其特征在于，所述的 步驟(4)中鈉離子敏感膜液的非導(dǎo)電高分子聚合物的濃度為46. 8 72. 6mg/mL。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全固態(tài)鈉離子選擇性電極，包括基板、電極基底系統(tǒng)、固態(tài)電解質(zhì)層、鈉離子敏感膜和絕緣層，電極基底系統(tǒng)設(shè)于基板上，由反應(yīng)電極、接觸電極和連接這兩個電極的導(dǎo)電引線組成，固態(tài)電解質(zhì)層設(shè)在反應(yīng)電極上，固態(tài)電解質(zhì)層上覆有鈉離子敏感膜，絕緣層將鈉離子敏感膜包圍，并設(shè)有使鈉離子敏感膜裸露的開口。本發(fā)明還公開了該全固態(tài)鈉離子選擇性電極的制備方法，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)和真空鍍膜等薄膜技術(shù)，在有機高分子材料的平板基底上制作，其與外參比電極配對可以快速準(zhǔn)確地檢測出溶液中的鈉離子濃度。本發(fā)明便于攜帶、操作簡單、響應(yīng)快，且制作成本低，易于微型化和大批量生產(chǎn)，適合于野外救護(hù)、醫(yī)學(xué)臨床檢測、環(huán)境實地監(jiān)測等實時檢測。
文檔編號G01N27/333GK101852761SQ201010175829
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者徐惠, 李光 申請人:浙江大學(xué)