CN104391024A - 一种过氧化氢微电极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过氧化氢微电极及其制备方法，制备的过氧化氢电极包括铂丝工作电极、毛细玻璃管外壳、接线铜丝以及覆盖在铂丝尖端的醋酸纤维素膜。通过在过氧化氢微电极与标准饱和甘汞电极之间施加固定电压即可使电极尖端发生氧化还原反应，产生的电流与待测体系中过氧化氢浓度成正比。本发明的过氧化氢微电极能够实现过氧化氢的原位在线连续监测，分辨率高、响应时间短、灵敏度高、对待测系统的干扰小、成本低廉。它能快速测定水体及多相复杂微环境中的过氧化氢浓度变化。在医药、食品及环境污水处理等领域有广泛的应用前景。

Description

一种过氧化氢微电极及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微电极及其制备，特别是一种过氧化氢电极及其制备方法。

技术背景

过氧化氢是一种强氧化剂，其水溶液在医疗杀菌、食品消毒及环境治理等领域有广泛的应用。过氧化氢的氧化能力很大程度受到其浓度的影响，因此过氧化氢浓度的确定是其应用过程中必不可少的步骤。测定溶液中过氧化氢浓度的常规方法是高锰酸钾滴定法。高锰酸钾滴定法耗时长，效率低，从采样固定到滴定整个过程易受多种因素的干扰，且投加药剂多，成本较高。更重要的是，高锰酸钾滴定法无法实现系统内部原位在线分析，也无法测定多相复杂环境（如生物膜微环境）内的过氧化氢浓度变化情况。这使得该方法在应用上受到了较大的限制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种新型的过氧化氢微电极及其制备方法，该过氧化氢电极能够进行过氧化氢的连续在线原位检测，具有很高的分辨率及灵敏度，且无药剂投加，成本低廉。

本发明采取如下的技术解决方案：

一种过氧化氢微电极，包括一根由铂丝制成的工作电极、毛细玻璃管、醋酸纤维素膜和铜丝；所述的毛细玻璃管包裹在工作电极外侧，工作电极的尖端附着有醋酸纤维素膜，工作电极的末端设有连接电路的铜丝；

所述的铂丝纯度为99.99%，尖端直径小于10μm；

所述的毛细玻璃管为Schott 8533玻璃管；

上述过氧化氢微电极的制备方法，包括下列步骤：

1）在铂丝与碳棒之间加6v直流电压，在26.7 g/L氰化钾溶液中对铂丝尖端1-2 cm长度进行电腐蚀，使得铂丝尖端处直径小于10 μm。

2）将处理过的铂丝放入毛细玻璃管中，将该毛细玻璃管固定在加热线圈附近，接通加热线圈电源，使毛细玻璃管融化并在重力作用下均匀包裹铂丝前端。

3）使用磨针仪将包裹在铂丝尖端的毛细玻璃管磨平，使铂丝尖端裸露。

4）利用热风枪融化毛细玻璃管内的焊锡，将铂丝末端与铜丝连接起来，铜丝长度以伸出毛细玻璃管1 cm，方便电路连接。

5）在铜丝与碳棒之间加6v直流电压，在氰化钾溶液中再次对铂丝尖端进行腐蚀，使铂丝尖端缩进毛细玻璃管外壳约3~5μm，以更好的固定醋酸纤维素膜。

6）将铂丝先后放入超纯水及丙酮中分别超声5 min，晾干。

7）将铂丝尖端在5%（w/w）的醋酸纤维素丙酮溶液中蘸一下，使尖端被醋酸纤维素膜包裹，隔尘放置24 h。

有益效果

本发明制备的过氧化氢氧微电极体积小、分辨率高、响应时间短、灵敏度高，适用范围广，制备方法简单，成本低廉。在医药、食品及环境处理等领域的宏观及微观研究有着广泛的应用前景。

本发明设计制作了过氧化氢微电极，用以测定液态及多相复杂微环境中的过氧化氢浓度水平及变化情况。

将本发明制备的过氧化氢微电极与标准饱和甘汞电极同时放入待测样品中，并施加0.8 V的电压，利用皮安计测定由此产生的电流。电流值的大小与体系内过氧化氢浓度成正比。

与传统氧化还原滴定法相比，过氧化氢微电极具有分辨率高、响应时间短、灵敏度高的优点。且不需要精密的化学分析，因此测定结果准确，重复性好，系统误差非常小。更重要的是，电化学测试方法可以实现原位在线连续监测。过氧化氢微电极尖端极细，不仅能够对水体进行监测，还能对如生物膜内部等各种微元环境的过氧化氢进行测定，且对过氧化氢的消耗极少，在连续监测过程中不会影响体系内部的过氧化氢水平。

附图说明

图1 为过氧化氢微电极的结构示意图；

图2 为过氧化氢微电极测定系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，按照本发明的技术方案制备的一种过氧化氢微电极，包括一根由铂丝1制成的工作电极、包裹铂丝1的毛细玻璃管2、附着在铂丝1尖端的醋酸纤维素膜3和铂丝1末端连接电路的铜丝4。

所述的铂丝纯度为99.99%，尖端直径小于10 μm。所述的毛细玻璃管为Schott 8533玻璃管。

上述过氧化氢微电极按以下方式进行制作：

1）将一根直径为0.1 mm, 纯度为99.99%的铂丝1，与浸没在26.7 g/L氰化钾溶液中的碳棒连接，在铂丝1与碳棒之间加6v直流电压，对铂丝1尖端1-2 cm长度进行电腐蚀，使得铂丝1尖端处直径小于10 μm。

2）将处理过的铂丝1放入毛细玻璃管2中，将该毛细玻璃管2固定在加热线圈附近，接通加热线圈电源，使毛细玻璃管2融化并在重力作用下均匀包裹铂丝1前端。

3）使用磨针仪将包裹在铂丝1尖端的毛细玻璃管2磨平，使铂丝1尖端裸露。

4）利用热风枪融化毛细玻璃管2内的焊锡，将铂丝末端与铜丝4连接起来，铜丝4长度以伸出毛细玻璃管1 cm为宜，方便电路连接。

5）在铜丝4与碳棒之间加6v直流电压，在氰化钾溶液中再次对铂丝1尖端进行腐蚀，使铂丝1尖端缩进毛细玻璃管2外壳约3~5μm，以更好的固定醋酸纤维素膜3。

6）将铂丝1先后放入超纯水及丙酮中分别超声5 min，晾干。

7）将铂丝1尖端在5%（w/w）的醋酸纤维素丙酮溶液中轻轻蘸一下，使尖端被醋酸纤维素膜3包裹，隔尘放置24 h。

如图2所示，本发明制备的过氧化氢微电极5的使用过程为：将过氧化氢微电极5固定在三维微操仪6上，三维微操仪6用来控制过氧化氢微电极5的空间位置，可以实现几微米的步进。将过氧化氢微电极5与标准饱和甘汞电极7一同插入待测样品8内。过氧化氢微电极5与标准饱和甘汞电极7末端连接带电压输出的皮安计9。给过氧化氢微电极5施加+0.8 V的直流电压，并使用带电压输出的皮安计9记录产生的电流。所得数据传输到终端电脑10上进行记录分析。终端电脑10所记录的电流值与待测体系中过氧化氢浓度成正比，在测定之前需对过氧化氢微电极5进行标定。方法是使用已知浓度的过氧化氢溶液进行上述步骤的测定，制作标准曲线。

Claims (4)

1. 一种过氧化氢微电极，包括一根由铂丝制成的工作电极、毛细玻璃管、醋酸纤维素膜和铜丝；其特征在于：所述的毛细玻璃管包裹在工作电极外侧，工作电极的尖端附着有醋酸纤维素膜，工作电极的末端设有连接电路的铜丝。

2.根据权利要求1所述的一种过氧化氢微电极，其特征在于：所述的铂丝纯度为99.99%，尖端直径小于10μm。

3.根据权利要求1所述的一种过氧化氢微电极，其特征在于：所述的毛细玻璃管为Schott 8533玻璃管。

4.如权利要求1所述的一种过氧化氢微电极的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：

1）在铂丝与碳棒之间加6v直流电压，在26.7 g/L氰化钾溶液中对铂丝尖端1-2 cm长度进行电腐蚀，使得铂丝尖端处直径小于10 μm；

2）将处理过的铂丝放入毛细玻璃管中，将该毛细玻璃管固定在加热线圈附近，接通加热线圈电源，使毛细玻璃管融化并在重力作用下均匀包裹铂丝前端；

3）使用磨针仪将包裹在铂丝尖端的毛细玻璃管磨平，使铂丝尖端裸露；

4）利用热风枪融化毛细玻璃管内的焊锡，将铂丝末端与铜丝连接起来，铜丝长度以伸出毛细玻璃管1 cm，方便电路连接；

5）在铜丝与碳棒之间加6v直流电压，在氰化钾溶液中再次对铂丝尖端进行腐蚀，使铂丝尖端缩进毛细玻璃管外壳约3~5μm，以更好的固定醋酸纤维素膜；

6）将铂丝先后放入超纯水及丙酮中分别超声5 min，晾干；

7）将铂丝尖端在5%（w/w）的醋酸纤维素丙酮溶液中蘸一下，使尖端被醋酸纤维素膜包裹，隔尘放置24 h。