CN101871912A

CN101871912A - 一种全固态钾离子传感器及其制备方法

Info

Publication number: CN101871912A
Application number: CN 201010193003
Authority: CN
Inventors: 李光; 徐惠
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: CN101871912B

Abstract

本发明公开了一种全固态钾离子传感器，包括基板和位于基板上并列的钾离子选择性电极和外参比电极，钾离子选择性电极和外参比电极均包括反应电极、接触电极和连接这两个电极的导电引线，反应电极上设有电解质层，钾离子选择性电极的电解质层上设有钾离子敏感膜，钾离子选择性电极的电解质层上设有参比膜，绝缘层将钾离子敏感膜和参比膜包围，并设有使之裸露的开口，作为实际检测时与待测溶液接触的反应区域。本发明将传统的钾离子选择性电极和外参比电极集成在一个基板上，实现了钾离子传感器的微型化，便于携带、操作简单、响应迅速。本发明还提供了该全固态钾离子传感器的制备方法，简化了制作流程，降低制作成本，适合大批量生产。

Description

一种全固态钾离子传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉电化学传感器技术领域，尤其涉及一种全固态钾离子传感器及其制备方法。

背景技术

钾离子的检测在医学、生化、制药、化工、环保和食品等诸多方面有着广泛的应用，特别是人体体液中钾离子的检测具有重要的医学临床意义。钾是人体内不可缺少的常量元素，一般成年人体内约含钾元素150克左右，其作用主要是维持神经、肌肉的正常功能。人体一旦缺钾，正常的运动就会受到影响，不仅精力和体力下降，而且耐热能力也会降低，使人感到倦怠无力；严重缺钾时，可导致人体内酸碱平衡失调、代谢紊乱、心律失常、全身肌肉无力、懒动。现代医学的发展，特别是临床危重病人的抢救，需要对人体的电解质进行检测，而其中最重要的检测离子为钾离子，它与心肌的电生理活性、骨骼肌的收缩功能、酸碱平滑等重要的生理功能有密切关系。

目前钾离子浓度的检测主要采用基于电化学方法的电解质分析仪。电解质分析仪均采用钾离子选择性电极与外参比电极组成钾离子传感器，将这两个电极同时插入待测溶液中，并与外接的测量装置连接构成一个电化学电池，测量出此电化学电池的电动势，根据能斯特方程可推算出待测溶液中的钾离子浓度。

传统的钾离子选择性电极由内参比电极，内参比溶液和敏感膜组成，成本高昂，体积较大，很难进行电极的微型化，不便于携带。专利95110426.8中公开了一种钾离子选择性电极，由电极膜、电极管、内充液、屏蔽铜导线、Ag/AgCl内参比电极、固定挡块及电极帽组成，该钾离子选择性电极在实际测量时必须与外参比电极配对，检测过程繁杂，响应慢，检测时间较长，无法满足手术、急诊、野外救护等场合的需求，也无法适应家庭医疗的趋势。

发明内容

本发明提供了一种全固态钾离子传感器，针对传统钾离子浓度检测中钾离子传感器的选择性电极和外参比电极分离，导致不易携带、检测耗时等缺点，将钾离子选择性电极和外参比电极集成在一个基板上，实现了钾离子传感器的微型化，便于携带，操作简便，检测迅速。

本发明还提供了该全固态钾离子传感器的制备方法，简化了制作流程，适合大批量生产。

一种全固态钾离子传感器，包括基板、钾离子选择性电极、外参比电极、绝缘层、胶体、盖板；

所述的钾离子选择性电极和外参比电极平行设置与基板上；

所述的钾离子选择性电极包括由位于基板上的反应电极、接触电极及连接这两个电极的导电引线组成的电极基底系统、电解质层、钾离子敏感膜，所述的电解质层位于电极基底系统的反应电极上，所述的钾离子敏感膜将电解质层包围；

所述的外参比电极包括由位于基板上的反应电极、接触电极及连接这两个电极的导电引线组成的电极基底系统、电解质层、参比膜，所述的电解质层位于电极基底系统的反应电极上，所述的参比膜将电解质层包围；

所述的钾离子敏感膜和参比膜上覆有绝缘层，绝缘层上分别设有使钾离子敏感膜和参比膜裸露的开口，绝缘层的开口与钾离子敏感膜形成钾离子选择性电极的反应腔，绝缘层的开口与参比膜形成外参比电极的反应腔；

所述的绝缘层上表面设有胶体，胶体连接钾离子选择性电极和外参比电极，并位于绝缘层上开口的两侧，胶体上覆有盖板。

上述全固态钾离子传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用丝网印刷方法在有机高分子材料(如聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚氯乙烯等)基板上印刷导电丝网印刷材料，也可采用薄膜蒸涂技术将该导电丝网印刷材料蒸涂有机高分子材料基板上，形成钾离子选择性电极和外参比电极的反应电极、接触电极和导电引线；

反应电极可采用碳、金、铂或钛等材料制成，导电引线和接触电极可采用银、碳、金、铂或钛等材料制成，银的电化学特性不稳定，但导电性能良好，故一般不用来制作反应电极，而可用来制作接触电极和导电引线；

(2)使用表面活性剂水溶液对反应电极表面进行预处理，用来清洁反应电极表面，并增强反应电极的亲水性，加强反应电极与电解质层之间的粘附力，此表面活性剂水溶液可采用质量百分比为1‰～1％的羧甲基纤维素钠(CMC)溶液或羟乙基纤维素钠(HEC)溶液；

(3)将导电聚合物分散在溶剂中形成悬浮液，配制比例为导电聚合物∶溶剂＝1∶99～5∶95，以悬浮液的总量计，在悬浮液中加入质量百分比为0.1～1‰的处理剂和质量百分比为1.5～5.0％的CMC(或HEC)，配制成一定粘度的电解质浆料，用点喷、旋涂或丝网印刷的方法将该电解质浆料覆涂在反应电极表面，形成电解质层；

所述的导电聚合物选自P型掺杂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种，导电聚合物分散其中的溶剂选用水或有机溶剂，如甲苯、环己酮、丙酮、乙醇等，处理剂可采用聚乙烯乙二醇异辛酚醚(Triton X-100)，使电解质层与反应电极更好的粘合；

(4)将亲脂性大分子、非导电高分子聚合物、增塑剂溶解在四氢呋喃或环己酮中形成粘稠溶液，作为参比膜液，非导电高分子聚合物在溶液中的浓度为46.8～72.6mg/mL；

所述的亲脂性大分子选自四苯硼钠、四氯苯硼化钾、四[3，5-二(三氟代甲基)苯基]硼酸钾中的一种或几种；亲脂性大分子物质可以排除待测溶液中亲脂性阴离子(如长链脂肪酸、长链烷基磺酸盐或长链二烷基磷酸盐等)对钾离子载体的干扰，提高电极对钾离子的选择灵敏度，并且可以降低电极的电阻，其在溶液中的质量百分比为0.5～1.0％

所述的非导电高分子聚合物选自聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚醋酸乙烯(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或几种；非导电高分子聚合物作为钾离子敏感膜和参比膜的支撑体，其质量百分比为34.0～38.0％；

所述的增塑剂选自癸二酸二丁酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、二硝基苯辛基醚、癸二酸二仲辛酯、顺丁烯二酸二乙辛酯、富马酸二辛酯中的一种或几种；增塑剂可提高此溶液的塑性，便于在后续的丝网印刷中成塑，其质量百分比为58.0～62.0％；

将配置的粘稠溶液用丝网印刷或者点喷的方法覆涂在外参比电极的电解质层表面形成参比膜，避光干燥；

(5)在步骤(4)配置的粘稠溶液中加入质量百分比为1.2～3.6％的钾离子载体，震荡溶解形成钾离子敏感膜液，使钾离子敏感膜液中非导电高分子聚合物的浓度为72.6～140.0mg/mL，用丝网印刷或者点喷的方法将其覆涂在钾离子选择性电极的电解质层表面，形成钾离子敏感膜，避光干燥；

所述的钾离子载体选自缬氨霉素(Valinomycin，如Fluka公司的60403)、双(苯并-15-冠醚-4)-4’-基甲基庚二酸酯(Bis[(benzo-15-crown-4)-4’-ylmethyl]pimelate，如Fluka公司的60401)、2-十二烷基-2-甲基-1，3-丙二基-双-[N-(5’-硝基(苯-15-冠醚-5)-4’基)]氨基甲酸酯(2-Dodecyl-2-methyl-1，3-propanediyl-bis-[N-(5’-nitro(benzo-15-crown-5)-4’-1)]carbamate，如Fluka公司的60397)、4-叔丁基-2，2，14，14-四同-2a，14a，二氧杯[4]芳基四醋酸四叔丁酯(4-tert-Butyl-2，2，14，14-tetrahomo-2a，14a，dioxacalix[4]arene-tetraacetic acidtetra-tert-butyl ester，如Fluka公司的60396)中的一种，钾离子载体作为钾离子的络合物，实现电极对钾离子的选择性，其质量百分比为1.2～3.6％；

(6)在基板上印制绝缘层，绝缘层覆盖钾离子敏感膜和参比膜，绝缘层上设有使钾离子敏感膜和参比膜裸露的开口，此开口区域为实际测量时钾离子敏感膜、参比膜与待测溶液发生接触的反应区域；

(7)将两条双面胶胶体分别贴于绝缘层上开口的两侧，胶体的长度足够连接钾离子选择性电极和外参比电极，两条胶体之间形成沟槽；

(8)将表面亲水性的盖板覆盖于胶体表面，即制得全固态钾离子传感器。

在实际测量时，将该全固态钾离子传感器中钾离子选择性电极的钾离子敏感膜部分和外参比电极的参比膜部分浸入待测钾离子溶液中，两个接触电极与外围的检测电路连接。也可将待测溶液滴到基板上钾离子敏感膜和参比膜的位置，由于本发明十分微型化，整体电极面积只有0.8cm×2.5cm，绝缘层上的开口区域较小，位于绝缘层上开口两侧的胶体之间间距很小，可起到类似毛细血管的虹吸作用，将待测溶液吸入钾离子选择性电极和外参比电极的反应腔。因此检测所需的试液量很少，检测所需时间较短。在检测血清中的钾离子浓度时，所需血样仅10～15μL，检测时间少于15s。

被吸入反应腔的待测溶液，通过绝缘层上的开口与钾离子敏感膜和参比膜发生接触，并与钾离子敏感膜部分和参比膜反应。钾离子敏感膜中钾离子载体一般为笼状、环状或者链状有机化合物，分子中有多个含氧原子的极性配位基，由于氧原子有两对孤对电子提供偶极矩-离子结合力，使其能与待测溶液中的钾离子络合，形成1∶1的络合物，从而改变钾离子敏感膜的膜电极电位。

电解质层中的导电聚合物作为一种电子导电材料，使电解质层与反应电极之间形成欧姆接触，有效降低了电极的电阻。同时，导电聚合物混合了电子导电性和离子导电性，可以将钾离子敏感膜和参比膜检测到的待测溶液中钾离子信号转换为电子信号，并通过反应电极、导电引线、接触电极供外接的测试电路检测。实际测量中外参比电极的电极电位保持稳定，钾离子选择性电极的电极电位随待测溶液中的钾离子浓度变化，变化规律符合能斯特方程关系，通过检测其电极电位可推算出待测溶液中的钾离子浓度。

本发明一种全固态钾离子传感器将传统的钾离子选择性电极和外参比电极集成在一个基板上，实现了钾离子传感器的集成化和微型化，便于携带，具有操作简单、响应迅速、工作稳定的优点。本发明的另一方面该全固态钾离子传感器的制备方法，简化了制作流程，降低制作成本，适合大批量生产。

附图说明

图1为本发明全固态钾离子传感器的俯视图；

图2为本发明全固态钾离子传感器中钾离子选择性电极的结构示意图；

图3为本发明全固态钾离子传感器中外参比电极的结构示意图；

图4为本发明的实施例1在不同浓度的KCl溶液中的电位响应校正曲线；

图5为本发明的实施例1对血清中钾离子浓度的电位响应校正曲线；

图6为本发明的实施例1的响应梯度随时间的变化关系。

图7为本发明的实施例2在不同浓度的KCl溶液中的电位响应校正曲线；

图8为本发明的实施例3在含不同浓度钾离子的血清中的电位响应校正曲线。

具体实施方式

如图1所示，一种全固态钾离子传感器，包括基板1、位于基板1上并列的钾离子选择性电极和外参比电极、绝缘层6、胶体7；

如图2所示，钾离子选择性电极包括由反应电极201a、接触电极203a及连接这两个电极的导电引线202a组成的电极基底系统，电解质层3a，钾离子敏感膜4，钾离子选择性电极的电极基底系统位于基板1上，电解质层3a位于电极基底系统的反应电极201a上，钾离子敏感膜4将电解质层3a包围；

如图3所示，外参比电极包括由反应电极201b、接触电极203b及连接这两个电极的导电引线202b组成的电极基底系统，电解质层3b，参比膜5，电极基底系统位于基板1上，电解质层3b位于电极基底系统的反应电极201b上，参比膜5将电解质层3b包围；

钾离子敏感膜4和参比膜5上覆有绝缘层6，绝缘层6上设有使钾离子敏感膜4和参比膜5裸露的开口；

胶体7设于绝缘层6上表面，胶体7连接钾离子选择性电极和外参比电极，并位于绝缘层6上开口的两侧；

盖板9覆盖于胶体7之上，盖板9与钾离子敏感膜4裸露的区域形成钾离子选择性电极的反应腔8a，盖板9与参比膜4裸露的区域形成外参比电极的反应腔8b。

实施例1

一种全固态钾离子传感器的制备包括以下步骤：

(1)将碳印刷材料通过丝网印刷技术印刷在聚丙烯基板上，形成钾离子选择性电极和外参比电极的反应电极，将银印刷材料通过丝网印刷技术印刷在聚丙烯基板上，形成与反应电极相连的导电引线和接触电极；

(2)使用质量百分比为3‰的CMC水溶液对反应电极表面进行擦洗，然后擦拭干净；

(3)将聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS，德国H.C.Starck公司的Clevios P，CAS No.155090-83-8)分散在水中形成悬浮液，其比例为PEDOT/PSS∶H₂O＝1∶99，PEDOT/PSS对CO₂(pH)、O₂不敏感，可提高测量的稳定性，以悬浮液总量计，在悬浮液中加入质量百分比为0.5‰的Triton X-100和质量百分比为3％的CMC，形成电解质浆料，用丝网印刷的方法将该电解质浆料印刷在钾离子选择性电极和外参比电极的反应电极表面，形成电解质层，其厚度约为20μm，所用的网板为150目，网距1mm，刮板速度8mm/s，压强1.8kg/cm²；

(4)在2.2mL癸二酸二丁酯中加入17.0mg的四苯硼钠和1120mg的PVC，震荡1分钟后，加入8mL环己酮，震荡溶解得到均匀透明粘稠的参比膜液，取出4mL溶液通过丝网印刷的方法印刷在外参比电极的电解质层表面，形成参比膜；

(5)在步骤(4)剩下的溶液中加入16.9mg的缬氨霉素，震荡溶解得到均匀透明粘稠溶液作为钾离子敏感膜液，通过丝网印刷的方法印刷在钾离子选择性电极的电解质层表面，形成钾离子敏感膜，所用的网板为150目，网距1mm，刮板速度8mm/s，压强1.8kg/cm²；

(6)采用丝网印刷的方法印制绝缘层，绝缘层包围钾离子敏感膜和参比膜，绝缘层上设有两个直径1mm的圆形开口，使钾离子敏感膜和参比膜裸露，作为钾离子敏感膜和参比膜的反应区域，钾离子敏感膜和参比膜通过开口在测量过程中与待测溶液接触，绝缘层的材料采用宝华实业中国有限公司生产的绝缘染料SS8391；

(7)将两条宽0.5cm，厚0.25mm的双面胶胶体(上海昕邦电子科技有限公司的产品FEA03)贴于绝缘层上开口的两侧，两条胶体之间形成2mm宽的沟槽；

(8)将表面亲水性盖板(美国粘胶研究公司的产品MH 90128)覆盖于胶体表面，与胶体形成液体样本流动沟道，制得全固态钾离子传感器。

将制备的钾离子敏传感器浸入钾离子待测溶液中，用自制的高输入阻抗放大电路通过钾离子选择性电极和外参比电极的接触电极测量钾离子传感器的电极电位，记录15s。该电位值与被测液体中钾离子浓度的对数线性相关，由此获得响应电动势，可推算出待测溶液中的钾离子浓度。

图4为使用本实施制备的全固态钾离子传感器测量不同浓度KCl溶液(此溶液含1mmol/L CaCl₂和140mmol/L NaCl背景电解质)所得到电位响应校正曲线，校正方程为EMF(mV)＝60.5lgC(mmol/L)+80.7，如图中直线所示，EMF表示响应电动势，C表示溶液中钾离子浓度，相关系数R²为99.97。

图5为使用本实施制备的全固态钾离子传感器测量血清中钾离子浓度的电位响应校正曲线，其校正方程为EMF(mV)＝62.5logC(mmol/L)-36.7，如图中直线所示，相关系数R²为99.76。

由图4和图5可看出，本实施例制备的全固态钾离子传感器响应梯度符合能斯特方程。

将本实施例制备的全固态钾离子传感器在常温常态下保存49天，检测每天的响应梯度，绘制出响应梯度随时间的变化关系，如图6所示，本实施例制备的全固态钾离子传感器在49天内其响应梯度基本保持在60mV/-pK⁺，说明本发明具有良好的工作稳定性。

实施例2

一种全固态钾离子传感器的制备包括以下步骤：

(1)将碳印刷材料通过丝网印刷技术印刷在聚丙烯基板上，形成钾离子选择性电极和外参比电极的反应电极、导电引线和接触电极；

(2)使用质量百分比为2‰的HEC水溶液对反应电极进行擦洗，然后擦拭干净；

(3)将PEDOT/PSS分散在水中形成悬浮液，其比例为PEDOT/PSS∶H₂O＝1∶99，以悬浮液总量计，在悬浮液中加入质量百分比为0.5‰的TritonX-100和质量百分比为2％的HEC，形成电解质浆料，用丝网印刷的方法将该电解质浆料印刷在反应电极表面，形成电解质层，其厚度约为20μm，所用的网板为150目，网距1mm，刮板速度8mm/s，压强1.8kg/cm²；

(4)在112.4μL邻苯二甲酸二丁酯中加入0.88mg的四氯苯硼钾和57.6mg的PVC，震荡1分钟后，加入600μL四氢呋喃，震荡溶解得到均匀透明粘稠溶液，取356.2μL作为参比膜液，通过点喷的方法将该溶液覆涂在外参比电极的电解质层表面，形成参比膜，每个电解质层表面点喷0.5μL参比膜液；

(5)在步骤(4)剩下的溶液中加入1.76mg缬氨霉素，震荡溶解，作为钾离子敏感膜液，通过点喷的方法将该溶液覆涂在钾离子选择性电极的电解质层表面，形成钾离子敏感膜，每个电解质层表面点喷0.5μL钾离子敏感膜液；

(6)采用丝网印刷的方法印制绝缘层，绝缘层包围钾离子敏感膜和参比膜，绝缘层上设有两个2×2cm²的开口，使钾离子敏感膜和参比膜裸露，作为钾离子敏感膜和参比膜的反应区域，钾离子敏感膜和参比膜通过开口在测量过程中与待测溶液接触，绝缘层的材料采用宝华实业中国有限公司生产的绝缘染料SS8391。

图7为使用本实施制备的全固态钾离子传感器测量不同浓度KCl溶液(此溶液含1mmol/L CaCl₂和140mmol/L NaCl背景电解质)所得到电位响应校正曲线，校正方程为EMF(mV)＝64.4lgC(mmol/L)+55.0，如图中直线所示，EMF表示响应电动势，C表示溶液中钾离子浓度，相关系数R²为99.98。

由图7可看出，本实施例制备的全固态钾离子传感器响应梯度略超于能斯特方程系数。

实施例3

一种全固态钾离子传感器的制备包括以下步骤：

(3)将PEDOT/PSS分散在水中形成悬浮液，其比例为PEDOT/PSS∶H₂O＝1∶99，以悬浮液总量计，在悬浮液中加入3％的CMC，形成电解质浆料，用丝网印刷的方法将该电解质浆料印刷在反应电极表面，形成电解质层，其厚度约为20μm，所用的网板为150目，网距1mm，刮板速度8mm/s，压强1.8kg/cm²；

(4)在160μL二硝基苯辛基醚中加入1.27mg的四[3，5-二(三氟代甲基)苯基]硼酸钾、17mg的PVA和68mg的PU，震荡1分钟后，加入1000μL环己酮，震荡溶解得到均匀透明粘稠溶液，取580μL作为参比膜液，通过点喷的方法将该溶液覆涂在外参比电极的电解质层表面，形成参比膜，每个电解质层表面点喷0.5μL参比膜液；

(5)在步骤(4)剩下的溶液中加入2.5mg缬氨霉素，震荡溶解，作为钾离子敏感膜液，通过点喷的方法将该溶液覆涂在钾离子选择性电极的电解质层表面，形成钾离子敏感膜，每个电解质层表面点喷0.5μL钾离子敏感膜液；

(6)采用丝网印刷的方法印制绝缘层，绝缘层包围钾离子敏感膜和参比膜，绝缘层上设有两个1×1cm²的开口，使钾离子敏感膜和参比膜裸露，作为钾离子敏感膜和参比膜的反应区域，钾离子敏感膜和参比膜通过开口在测量过程中与待测溶液接触，绝缘层的材料采用宝华实业中国有限公司生产的绝缘染料SS8391。

图8为使用本实施制备的全固态钾离子传感器测量含不同浓度钾离子的血清时所得到电位响应校正曲线，校正方程为EMF(mV)＝63.4lgC(mmol/L)+49.1，如图中直线所示，相关系数R²为99.18。

由图8可看出，本实施例制备的全固态钾离子传感器响应梯度略高于能斯特方程系数。

Claims

1.一种全固态钾离子传感器，包括基板(1)、钾离子选择性电极、外参比电极、绝缘层(6)，其特征在于：

所述的钾离子选择性电极和外参比电极平行设置于基板(1)上；

所述的钾离子选择性电极包括由位于基板(1)上的反应电极(201a)、接触电极(203a)及连接这两个电极的导电引线(202a)组成的电极基底系统、电解质层(3a)、钾离子敏感膜(4)，所述的电解质层(3a)位于电极基底系统的反应电极(201a)上，所述的钾离子敏感膜(4)将电解质层(3a)包围；

所述的外参比电极包括由位于基板(1)上的反应电极(201b)、接触电极(203b)及连接这两个电极的导电引线(202b)组成的电极基底系统、电解质层(3b)、参比膜(5)，所述的电解质层(3b)位于电极基底系统的反应电极(201b)上，所述的参比膜(5)将电解质层(3b)包围；

所述的钾离子敏感膜(4)和参比膜(5)上覆有绝缘层(6)，绝缘层(6)上分别设有使钾离子敏感膜(4)和参比膜(5)裸露的开口，绝缘层(6)的开口与钾离子敏感膜(4)形成钾离子选择性电极的反应腔(8a)，绝缘层(6)的开口与参比膜(5)形成外参比电极的反应腔(8b)。

2.根据权利要求1所述的全固态钾离子传感器，其特征在于，所述的绝缘层(6)上表面设有胶体(7)，胶体(7)连接钾离子选择性电极和外参比电极，并位于绝缘层(6)上开口的两侧，胶体(7)上覆有盖板(9)。

3.根据权利要求1所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在有机高分子材料基板上覆涂导电材料形成钾离子选择性电极和外参比电极的反应电极、接触电极和导电引线；

(2)使用表面活性剂水溶液对反应电极表面进行预处理；

(3)将导电聚合物分散在溶剂中形成悬浮液，配制比例为导电聚合物∶溶剂＝1∶99～5∶95，以悬浮液总量计，在悬浮液中加入质量百分比为0.1～1‰的处理剂和质量百分比为1.5～5.0％的羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素钠，配制成电解质浆料，将该电解质浆料覆涂在反应电极表面，形成电解质层；

(4)将亲脂性大分子、非导电高分子聚合物、增塑剂溶解在四氢呋喃或环己酮中配置成粘稠溶液，作为参比膜液，以溶液的总质量计，其中亲脂性大分子的质量百分比为0.5～1.0％，非导电高分子聚合物的质量百分比为34.0～38.0％，非导电高分子聚合物的质量百分比为34.0～38.0％，将该参比膜液覆涂在外参比电极的电解质层表面形成参比膜，避光干燥；

(5)在步骤(4)配置的溶液中加入质量百分比为1.2～3.6％的钾离子载体，震荡溶解作为钾离子敏感膜液，将其覆涂在钾离子选择性电极的电解质层表面，形成钾离子敏感膜，避光干燥；

(6)在基板上印制绝缘层，绝缘层覆盖钾离子敏感膜和参比膜，绝缘层上设有使钾离子敏感膜和参比膜裸露的开口，此开口区域为实际测量时钾离子敏感膜、参比膜与待测溶液发生接触的反应区域。

4.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的对反应电极表面进行预处理的表面活性剂水溶液为质量百分比为1‰～1％的羧甲基纤维素钠溶液或羟乙基纤维素钠溶液。

5.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的导电聚合物选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种，导电聚合物分散其中的溶剂选用水或有机溶剂，所述的有机溶剂包括甲苯、环己酮、丙酮或乙醇。

6.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的在导电聚合物的悬浮液中加入的处理剂采用聚乙烯乙二醇异辛酚醚。

7.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的亲脂性大分子选自四苯硼钠、四氯苯硼化钾、四[3，5-二(三氟代甲基)苯基]硼酸钾中的一种或几种。

8.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的非导电高分子聚合物选自聚氯乙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

9.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的钾离子载体选自缬氨霉素、双(苯并-15-冠醚-4)-4’-基甲基庚二酸酯、2-十二烷基-2-甲基-1，3-丙二基-双-[N-(5’-硝基(苯-15-冠醚-5)-4’基)]氨基甲酸酯、4-叔丁基-2，2，14，14-四同-2a，14a，二氧杯[4]芳基四醋酸四叔丁酯中的一种。

10.根据权利要求3所述的全固态钾离子传感器的制备方法，其特征在于，所述的参比膜液中非导电高分子聚合物在溶剂中的浓度为46.8～72.6mg/mL，所述的钾离子敏感膜液中非导电高分子聚合物的浓度为72.6～140.0mg/mL。