CN100434908C - 一种全固态Zn离子选择电极及其制备方法 - Google Patents

一种全固态Zn离子选择电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种全固态Zn2+选择电极，是由树脂管、对Zn2+敏感小柱体材料为管的封底、铜导线和树脂上盖组成；其制备方法：用光谱纯ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，以35∶15∶25∶5到45∶25∶35∶15摩尔比经混合研磨后，压成小长方体，放到石英瓶中，在干燥氮气条件下，加热到600℃，保持3小时；然后自然退火，再把小长方体研磨碎，制成高/宽比为0.25～4的小柱体，放进真空石英瓶中，加热到600℃，保持3小时；然后自然退火；小柱体经抛光制得Zn2+敏感材料的小柱体。再将它及其上铜导线封在树脂管封底，管顶有树脂盖，制得全固态Zn2+选择电极。携带方便，快速准确检测水、血液、蔬菜和水果中Zn2+。

Description

一种全固态Zn离子选择电极及其制备方法
技术领域
本发明属于分析领域所用的一种电极，尤其涉及一种全固态Zn离子选择电极及其该电极的制备方法。
背景技术
众所周知，重金属离子(如Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+、Cr6+、Mn5+、As3+、Fe3+、Hg2+)超标后能够对人体产生危害甚至致命的影响，因此重金属的定量检测在药物、食品、临床和环境监测等方面有着非常重要的意义。目前的检测方法主要有原子吸收分光光度法和质谱法等，但是采用这些方法的设备庞大，并且昂贵，需要复杂的预处理，测量周期长以及需要熟练的操作人员，这给实际应用中带来许多不方便。这种问题已经引起本领域的领导和广大技术的普遍关注，并成为研制和开发的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述存在的问题，提供一种体积小，携带方便，测量准确，用于检测锌离子的全固态Zn离子选择电极及其该电极的制备方法。
本发明的目的是采用如下的技术方案来实现的：
一种全固态Zn离子选择电极，其特征在于：它是由树脂管、封装在树脂管下管口中的Zn离子小柱形敏感材料，为树脂管的封底、铜导线和树脂管上管口中的树脂封盖组成；铜导线从树脂封盖上引出，所述的Zn离子小柱形敏感材料是选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，其摩尔比为35∶15∶25∶5到45；25∶35∶15，经加工而成：该选择电极的制备方法：
用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，按上述摩尔比配料，经充分混合研磨后，压制成小长方体，放到真空石英瓶中，在干燥的氮气氛条件下，加热到600℃，保持3个小时；然后自然退火，再重新把小长方体研磨碎，制成高/宽比为0.25～4的小柱体；将该小柱体放在真空石英瓶中，加热到600℃，保持3个小时，自然退火；取出小柱体，将其抛光，制得Zn离子小柱形敏感材料；再将该小柱体及其上用银浆焊接固定并引出的铜导线，封装在树脂管下管口中，其中小柱体为封底，上管口设有树脂封盖，铜导线从树脂封盖上引出，制得全固态Zn离子选择电极。
一种全固态Zn离子选择电极的制备方法，其特征在于它是由如下两步过程组成：
①Zn离子敏感材料及全固态Zn离子小柱形敏感材料的制备
选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，按35∶15∶25∶5到45；25∶35∶15摩尔比进行配料，经充分混合研磨后，在14Mpa压力下，制成小长方体，放到真空石英瓶中，在干燥的氮气条件下，加热到600℃，保持3个小时；然后自然退火，再重新把小长方体研磨碎，制成高/宽比为0.25～4的小柱体；然后将其放在真空石英瓶中，加热到600℃，保持3个小时，自然退火；取出小柱体，将其抛光，制得Zn离子小柱形敏感材料；
②全固态Zn离子选择电极的封装
用导电银浆在上述的小柱体的一侧焊接后引出一铜导线，将步骤①制得的全固态Zn离子小柱形敏感材料及其上的铜导线封装在一个树脂管中，所述的小柱体为封底，树脂管上管口设有树脂封盖，铜导线从树脂封盖上引出，制得全固态Zn离子选择电极。
本发明具有的优点是：可以检测Zn离子，电极耐腐蚀性强，寿命可达1年以上，所需试样少，测量快速，使用便捷，测量准确，干扰离子少。该全固态电极可在江河湖海、生物医学领域如血液、体液等、工业废水、中药、蔬菜、水果、茶叶等领域中对Zn离子进行定性和定量检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的全固态Zn离子选择电极的结构图；
图2是全固态Zn离子选择电极的标准曲线；其中
1-树脂管    2-Zn离子小柱形敏感材料    3-铜导线
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步描述如下：
实施例1：
如图1所示，全固态Zn离子选择电极是由环氧(或聚乙烯)树脂管1、全固态Zn离子小柱形敏感材料2为封底，用导电银浆在上述的小柱体的一侧焊接后引出铜导线3和环氧(或聚乙烯)树脂封盖组成。所述的Zn离子小柱形敏感材料2是由光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，按摩尔比为40∶20∶30∶10加工成。
全固态Zn离子选择电极的制备；
①Zn离子小柱形敏感材料的制备
选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，摩尔比40∶20∶30∶10，充分混合研磨后，在14Mpa压力下，制成小长方体，放到石英瓶中，在干燥的氮气条件下，加热到600℃，保持3个小时；然后自然退火，再重新把小长方体研磨碎，制成直径为1cm，厚度为1cm的小柱体(圆柱或方柱形)；放在真空石英瓶中，加热到600℃，保持3个小时；自然退火，取出小圆柱体，将其抛光，即制得Zn离子小柱形敏感材料2；
②全固态Zn离子选择电极的封装
采用导电银浆在小圆柱体的上表面焊接并引出一铜导线3，并将铜导线3和全固态Zn离子小柱形敏感材料2，封装在一个环氧(聚乙烯)树脂管1下管口中，小柱形敏感材料为树脂管的封底，铜导线3从树脂管的上管口的树脂封盖上引出，即制得全固态Zn离子选择电极。
实施例2～3
实施例2～3除选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI的摩尔用量与实施例1不同外，其它过程、操作步骤和工艺条件均与实施例1相同。实施例1～3选用的光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI及其用量、小柱体高和宽列入下表1中。
1.例1～3选用的光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3、AgI用量和小柱体高/宽
Figure C20061001727500081
全固态Zn离子选择电极电极的选择性原理：
全固态Zn离子选择电极中Zn离子小柱形敏感体材料中的Zn离子和被测量溶液中的Zn离子产生离子交换反应。
全固态Zn离子选择电极的特性：
全固态Zn离子选择电极对Zn离子选择性的标准曲线如图2所示。检测下限分别为3×10-7mol/L。电极的响应时间小于3min，浓度高时相对略快些。并且当测量高浓度Zn离子溶液后，再测量低浓度时，没有发现明显的浓度迟滞效应现象。
本发明的全固态Zn离子选择电极的应用：
将本发明的全固态Zn离子选择电极、从市场上购置的饱和KCl甘汞电极，分别用导线与万能表相连接，将上述二电极置于欲检测其Zn离子浓度的试样溶液中，接通电源后，万能表上显示的电位E(mV)值，于上述的图2所示的全固态Zn离子选择电极，对Zn离子选择性的标准曲线图纵座标上确定该电位E(mV)值，其横座标对应的1g[Zn]值，就是欲测溶液中所含有的Zn离子浓度的对数值，从对数表可查出实际检测溶液中Zn离子浓度值。从上述我们不难看出：本发明全固态Zn离子选择电极具有携带方便，对欲检测的试样中Zn离子浓度，可以迅速、准确的定量测出，使用方便，快速为科学决策者提供可靠的数据依据。

Claims (2)

1、一种全固态Zn离子选择电极，其特征在于：它是由树脂管(1)、封装在树脂管(1)下管口的Zn离子小柱形敏感材料(2)封底、铜导线(3)和树脂管(1)上管口树脂封盖组成；铜导线(3)从树脂封盖上引出；所述的Zn离子敏感材料是选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，以35∶15∶25∶5到45∶25∶35∶15摩尔比配料加工成；其制备方法：
选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，按上述的摩尔比配料经充分混合研磨后，压制成小长方体，放到真空石英瓶中，在干燥氮气条件下，加热到600℃，保持3个小时；然后自然退火，再重新把小长方体研磨碎，制成高/宽比为0.25～4的方柱形小柱体；将该小柱体放在真空石英瓶中，加热到600℃，保持3个小时，自然退火；取出小柱体，将其抛光，制得Zn离子小柱形敏感材料(2)；再将该小柱体(2)及其上用银浆焊接固定并引出的铜导线(3)，封装在圆柱形或方柱形树脂管(1)下管口中，其中小柱体(2)为封底，上管口设有树脂封盖，铜导线(3)从树脂封盖上引出，制得全固态Zn离子选择电极。
2、如权利要求1所述的一种全固态Zn离子选择电极的制备方法，其特征在于它是由如下两步过程组成：
①Zn离子敏感材料及其Zn离子小柱形敏感材料的制备
选用光谱纯化合物ZnS、Ag2S、As2S3和AgI，其摩尔比为35∶15∶25∶5到45∶25∶35∶15，经充分混合研磨后，在14Mpa压力下，制成小长方体，放到真空石英瓶中，在干燥的氮气条件下，加热到600℃，保持3个小时；然后自然退火，再重新把小长方体研磨碎，制成高/宽比为0.25～4的圆柱形或方柱形小柱体；然后将其放在真空石英瓶中，在干燥的氮气下加热到600℃，保持3个小时，自然退火；取出小柱体，将其抛光，制得Zn离子小柱形选择敏感材料(2)；
②全固态Zn离子选择电极的封装
用导电银浆在上述的小柱体上表面焊接并引出一铜导线(3)，将步骤①制得的全固态Zn离子小柱形敏感材料(2)及其上的铜导线封装在一个树脂管(1)下管口中，所述的小柱体为封底，树脂管上管口设有树脂封盖，铜导线从树脂封盖中引出，制得全固态Zn离子选择电极。
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