CN102928487A - 平板式工作电极及其制作方法 - Google Patents

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张庆
顾海鹰
鲍宁
史传国
白桦
王超
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Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Nantong University
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Nantong Tongda Chemical Objects Safety Assessment Center Co Ltd
Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Nantong University
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Abstract

本发明公开了一种平板式工作电极及其制作方法，包括平板式导体层、聚合物导电膜、胶带层，聚合物导电膜粘贴在平板式导体层上，胶带层粘贴在聚合物导电膜上一端，胶带层采用具有绝缘性能的防水胶带。本发明平板式工作电极结构简单，无毒性，成本低廉，可作为一次性电极使用；可以方便的集成在纸基分析系统中，检测操作简便，准确度高，不同电极间的结果重现性良好；其制作方法简便、快捷，可在普通实验室实现。

Description

平板式工作电极及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种电极，特别是涉及一种平板式工作电极及其制作方法。
背景技术
电化学检测技术具有成本低廉、所需仪器简单、灵敏度高、分析时间短等优点，在产品检验、环境监控、医疗健康等领域具有广泛的应用前景。工作电极，又称为电化学传感器，是承载电化学检测的关键部件。目前，用于电化学检测的工作电极主要包括贵金属电极（金、铂、钯等）、汞电极（滴汞电极、悬汞电极、汞膜电极等）、碳基电极（石墨电极、玻碳电极、碳糊电极等）和丝网印刷电极。然而，上述电极都或多或少存在一些缺陷，这些缺陷极大的限制了电化学检测在实际工作中的应用。例如：贵金属电极价格较为昂贵；汞电极毒性大，长期使用会对环境和操作人员造成伤害；碳基电极在使用前需要复杂繁琐的预处理过程，包括抛光、打磨、清洗、老化等；丝网印刷电极需要专门设备进行加工，同时其重现性难以令人满意。因此，研究人员一直在致力于开发加工便捷、重现性好、成本低廉的新型电极，以更好的发挥电化学检测的优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、无毒性、成本低、操作简便、重现性好的平板式工作电极及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种平板式工作电极，包括平板式导体层、聚合物导电膜、胶带层，聚合物导电膜粘贴在平板式导体层上，胶带层粘贴在聚合物导电膜上一端，胶带层采用具有绝缘性能的防水胶带。
本发明平板式工作电极，其中所述平板式导体层采用ITO玻璃、导电金属片或石墨薄片制成。
本发明平板式工作电极，其中所述聚合物导电膜覆盖平板式导体层1/2～2/3的面积，胶带层覆盖聚合物导电膜1/5～1/3的面积。
本发明平板式工作电极，其中所述聚合物导电膜采用聚合物银导电膜或聚合物碳导电膜。
本发明平板式工作电极，其中所述平板式导体层宽度为0.5cm～1cm，长度为1.5cm～2.5cm。
本发明平板式工作电极，其中所述导电金属片采用银片或铜片。
本发明所述平板式工作电极的制作方法，包括以下步骤：
（1）将ITO玻璃、导电金属片或石墨薄片切割成宽度为0.5cm～1cm，长度为1.5cm～2.5cm的长方形片层，形成平板式导体层，
（2）将聚合物导电膜贴在平板式导体层上，覆盖平板式导体层1/2～2/3的面积，
（3）将胶带层贴在聚合物导电膜的一端，覆盖聚合物导电膜1/5～1/3的面积，制成平板式工作电极。
本发明平板式工作电极结构简单，无毒性，成本低廉，可作为一次性电极使用；可以方便的集成在纸基分析系统中，检测操作简便，准确度高，不同电极间的结果重现性良好；其制作方法简便、快捷，可在普通实验室实现。
下面结合附图对本发明的平板式工作电极及其制作方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明平板式工作电极的立体图；
图2为采用本发明平板式工作电极检测的铅离子浓度的标准曲线图；
图3为采用本发明平板式工作电极检测溶液中痕量铅离子的结果图。
具体实施方式
如图1所示，本发明平板式工作电极包括平板式导体层1、聚合物导电膜2、胶带层3，平板式导体层1采用ITO玻璃、导电金属片或石墨薄片制成，其宽度为0.5cm～1cm，长度为1.5cm～2.5cm。导电金属片优选银片或铜片。聚合物导电膜2可采用聚合物银导电膜或聚合物碳导电膜或其他类型的聚合物导电膜，如可采用美国API公司生产的双面导电碳胶带。胶带层3采用具有绝缘性能的防水胶带，如普通透明胶带。聚合物导电膜2粘贴在平板式导体层1上，胶带层3粘贴在聚合物导电膜2的一端，聚合物导电膜2覆盖平板式导体层1/2～2/3的面积，胶带层3覆盖聚合物导电膜1/5～1/3的面积，使聚合物导电膜区域能承载检测溶液即可。聚合物导电膜区域的面积在上述范围内，对检测结果影响不大。
本发明平板式工作电极的制作方法如下：
1、将ITO玻璃、导电金属片或石墨薄片切割成宽度为0.5cm～1cm，长度为1.5cm～2.5cm的长方形片层，形成平板式导体层，
2、将聚合物导电膜贴在平板式导体层上，覆盖平板式导体层1/2～2/3的面积，
3、将胶带层贴在聚合物导电膜的一端，覆盖聚合物导电膜1/5～1/3的面积，制成平板式工作电极。
本发明平板式工作电极作为制备铋膜修饰电极的电极基底，该电极基底在使用时，以暴露的平板式导体层区域作为导线区，以胶带层区域作为绝缘区，以聚合物导电膜区域作为电极区域。
本发明平板式工作电极以聚合物导电膜与平板式导体层的复合体作为电极基底制备工作电极，该工作电极可以用于修饰以便于在电化学检测中广泛使用，比如，可用于重金属电化学检测中。
本发明提供的平板式工作电极可以集成在纸基分析系统中，完成溶液中痕量铅离子的测定。具体实施过程如下：
1）电极表面镀铋：将50μL浓度为100mg/L的硝酸铋溶液滴加于平板式工作电极的聚合物导电膜区域，施加-1.2V电位，保持120s，从而在平板式工作电极上镀上一层铋膜，然后将电极表面溶液吹干，待用；将铂对电极和Ag/AgCl参比电极紧贴与聚合物导电膜区域组成三电极体系；
2）集成纸基分析系统：在平板式工作电极的聚合物导电膜区域滴加30μL标准溶液或者待测含铅溶液，室温下吹干。然后在聚合物导电膜区域放置一片尺寸略大于该区域的滤纸，由于聚合物导电膜具有粘性，因此滤纸可以较牢固的黏附于电极表面；
3）电化学检测：然后在电极表面滴加30μL醋酸盐缓冲溶液（pH值为4.5），利用溶出伏安法对样品中的铅进行检测；
4）制作标准曲线：精确配制铅离子浓度分别为20ug/L，40ug/L，60ug/L，80ug/L，100ug/L的标准溶液；在平板式电极表面分别滴加30uL上述浓度的标准溶液，按照步骤2）～3）对其中的铅进行检测，以得到的电化学信号峰电流（单位为nA）为纵坐标，溶液浓度（单位为ug/L）为横坐标作图，如图2所示，得到标准曲线,其线性方程为Y＝96.4＋2.3X。
5）在平板式电极表面滴加30uL待测含铅溶液，按照步骤2）～3）对其中的铅进行检测，得到的电化学信号相应如图3所示，电化学信号的峰电流为230nA，将其代入线性方程得到该样品溶液的浓度为58ug/L。重复测定6次，检测偏差为3.6％。
不同电极间的结果重现性实验：分别制备了20个平板式电极，按照上述步骤对样品中的铅进行了测定，不同电极间的检测偏差小于16％。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种平板式工作电极，其特征在于：包括平板式导体层、聚合物导电膜、胶带层，聚合物导电膜粘贴在平板式导体层上，胶带层粘贴在聚合物导电膜上一端，胶带层采用具有绝缘性能的防水胶带。
2.根据权利要求1所述的平板式工作电极，其特征在于：所述平板式导体层采用ITO玻璃、导电金属片或石墨薄片制成。
3.根据权利要求2所述的平板式工作电极，其特征在于：所述聚合物导电膜覆盖平板式导体层1/2～2/3的面积，胶带层覆盖聚合物导电膜1/5～1/3的面积。
4.根据权利要求3所述的平板式工作电极，其特征在于：所述聚合物导电膜采用聚合物银导电膜或聚合物碳导电膜。
5.根据权利要求4所述的平板式工作电极，其特征在于：所述平板式导体层宽度为0.5cm～1cm，长度为1.5cm～2.5cm。
6.根据权利要求5所述的平板式工作电极，其特征在于：所述导电金属片采用银片或铜片。
7.权利要求5、6任一项所述平板式工作电极的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将ITO玻璃、导电金属片或石墨薄片切割成宽度为0.5cm～1cm，长度为1.5cm～2.5cm的长方形片层，形成平板式导体层，
（2）将聚合物导电膜贴在平板式导体层上，覆盖平板式导体层1/2～2/3的面积，
（3）将胶带层贴在聚合物导电膜的一端，覆盖聚合物导电膜1/5～1/3的面积，制成平板式工作电极。
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