CN2294836Y - 可切割橡胶阵列电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种可切割橡胶阵列电极。该电极是由橡胶阵列电极、导电胶、电极杆和密封环组成,其特征是,橡胶阵列电极是由层状的导电橡胶与层状的绝缘橡胶平行交替排列而成,其端面成为阵列电极,该电极因使用而受到污染后,可在电极的端部切割下一薄片,从而产生新的电极表面,恢复电极性能,该阵列电极提供了良好的信噪比和高的传质效率,因此具有高的检测灵敏度,该电极可用作电化学电极,特别适合于检测水溶液中有毒物质的浓度,该电极可应用于环境分析、临床检验、工业过程控制、食品工业等领域。

Description

可切割橡胶阵列电极

随着人们的环境和健康意识的增强，迫切需要对血液、食物及环境中有毒物质进行快速、准确、低成本的检测技术，其中，对痕量金属离子的检测在水质评估、食品卫生、职业病及食物中毒等方面具有重要的意义。电位溶出伏安法是检测金属离子的有效方法，它具有灵敏度高，设备简单、适合在线检测以及多元素同时分析等优点。在溶出伏安法中，常用到的电极有滴汞电极、汞膜电极、玻碳电极及石墨电极。由于在使用前两者时存在二次污染问题，目前已很少采用，在使用后两者时也存在一些问题，例如，溶液中表面活性物质会强烈地吸附于玻碳电极和石墨电极的表面，进而影响到金属离子在电极表面的富集和溶出效率，导致溶出峰降低、峰交叠及峰电位迁移，从而给测量带来误差，为恢复电极特性，需要将电极重新清洗并抛光，因而耗时耗力，而且抛光操作有很强的技术性，成功率不高，这样便降低了电极的稳定性和灵敏度。解决这些问题的方法是采用一次性电极，当电极受到污染而造成性能恶化时，可将其废弃。

文献Analytical Chemistry，65(1993)1529报道了一种条状石墨电极，用于测量水溶液及血液中铅的浓度，这种条状石墨电极的结构在文献Analytical Proceed，28(1991)374中有详细描述。这种条状电极最初是用作一次性葡萄糖传感器，它是在PVC衬底上以丝网印刷工艺印制而成，在PVC条状衬底的一端有两条电极，其一为Ag/AgCl参考电极，其二为葡萄糖敏感电极，该敏感电极的基底是石墨电极，该两电极的周围被绝缘层覆盖，在绝缘层的下面有两条细窄的石墨电极，它们的一端分别连接Ag/AgCl参考电极和葡萄糖敏感电极，另一端延伸至PVC条状衬底的另一端，并扩展为两个2×8mm²的矩形石墨电极，这两个石墨电极未被绝缘层覆盖，其作用是将这种条状的一次性葡萄糖传感器与测量仪做电接触，文献AnalyticalChemistry，65(1996)1529的作者是将这种条状的传感器从中间纵向切割为二，将矩形的石墨电极插入溶液中，将另一端的葡萄糖敏感电极经去除表面修饰层后露出石墨电极，并将其作为电接触端与测量系统相连在测量之前，需在矩形石墨电极的表面预镀一层金膜，以提高检测灵敏度，由此可见，要获得这种电极必须要破坏一次性葡萄糖传感器，在使用之前还需将修饰层去掉方可获得良好的电接触，因此操作不便，分析成本较高，缺乏商品性。

为解决上述电极不足之处，本实用新型的目的提供一种可切割导电橡胶阵列电极，利用电化学方法实现对水溶液中有毒物质浓度的检测。

本实用新型之结构结合实施例加以说明。

图1为可切割导电橡胶阵列电极的结构示意图；

图2为可切割导电橡胶阵列电极端部的仰视图；

图3为可切割导电橡胶阵列电极的电极俯视图(含局部剖面)。

其结构由图1，2所示，可切割导电橡胶阵列电极由橡胶电极5、导电胶4、电极杆2和密封环3组成，其中电极杆2顶端由金属导线1，外面由绝缘外套11构成，结构是一端为裸露的金属导线1，另一端为平面，橡胶电极5由绝缘外套10和条状导电橡胶阵列电极6组成。条状导电橡胶阵列电极6的详细结构结合图2，3做进一步说明，条状导电橡胶阵列电极6是由层状的导电橡胶7和层状的绝缘橡胶8经多次交互重叠而构成，导电橡胶7的主要成分是超细石墨粉和橡胶，橡胶电极5的结构特征是，它的横截面为矩形导电橡胶阵列，其两端都是平面，其中，端面12为工作电极表面，另一端面13比端面12的面积大，靠近端面13外有斜颈9，橡胶电极5与电极杆2之间有导电胶4，其作用是导通橡胶电极5和电极杆2，在橡胶电极5和电极杆2的连接处周围有圆柱形的密封环3，它一部分包埋了橡胶电极5的斜颈，另一部分包埋一小部分电极杆2，橡胶电极5延伸出密封环3，斜颈9的作用是使密封环3能牢固地卡住橡胶电极5，防止其松动和断路。

在使用时，导电橡胶阵列电极的端面12插入被测溶液，并与参考电极和对极构成电化学测量体系，由于电极的端面为阵列电极，因此该电极具有很好的传质特性，并且有较高的信噪比，有利于提高检测灵敏度，由于电极的材质是橡胶，易于切割，当电极的端面12受到污染而影响其电化学性能时，可使用洁净的锐器，如刀片或剪刀，将端面12切去一薄片，于是产生一个新的电极表面，电极的电化学性能得到恢复，导电橡胶阵列电极5的长度越长，每次切割下的薄片越薄，则电极使用次数就越多，由于导电橡胶价格便宜，又可多次使用，因此分析测量的成本很低。

由于工作电极的表面是可以更新的，该电极非常适合于对水溶液中有毒物质的检测，例如，采用阳极溶出伏安法测量水溶液中有毒金属离子的浓度，当金属离子在电极表面进行富集时，由于阵列电极具有很好的传质特性，因此富集效率对溶液搅动程度的依赖性很小，当进行阳极溶出时，同样因为很好的传质特性，溶出峰尖锐，信噪比较高，当电极表面受到污染后，可切除电极端面，从而获得新的电极表面。

该电极可用作一般的电化学电极，用于研究各种电化学反应过程，特别适合于对有毒物质的分析检测，也可用于环境分析、临床检验、工业过程控制、食品工业等领域。

其工作原理实例：用可切割橡胶阵列电极测量水溶液中铅、镍和汞离子的浓度。

实验中，以可切割橡胶阵列电极(端面面积为3×3mm²)作为工作电极，以饱和甘汞电极(SCE)作为参考电极，以铂片(32mm²)作为对极构成电化学测量体系，以美国EG&GPAR175程序发生器、PAR173恒电位/恒电流仪、PAR376对数电流转换器及YEW3086函数记录仪获取伏安曲线。实验中所用试剂均为分析纯，支持电解质溶液为0.1Mol/L醋酸盐缓冲溶液(pH4.8)，使用Pb(NO₃)₂、Hg(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂分别配制各金属离子的标准溶液，以阳极溶出伏安法测量各金属离子的浓度，在测量之前，被测溶液以Ar除氧10分钟。在相对于SCE为-0.9V下，富集5分钟，再以50mV/s扫速向正电位扫描，同时记录伏安图，当Pb²⁺和Ni²⁺离子的浓度分别是5μg/ml和4μg/ml时，阳极溶出伏安图显示，在-0.485V和-0.370V处分别有两个溶出峰，峰值分别为1.25μA和1.23μA，以同样的方法对不同浓度的Pb²⁺、Ni²⁺、Hg²⁺离子进行测定，富集时间为5分钟，沉积电位为-0.9V，对Pb²⁺、Ni²⁺、Hg²⁺离子的标定曲线的线性范围分别为50～500ng/ml、50～700ng/ml和15～200μg/ml。实验中发现，对相同浓度的Pb²⁺伞液，可切割橡胶阵列电极经重复使用10次后，阳极溶出峰值降低40％，将电极端部切割下厚约0.5mm的薄片，溶出峰值恢复到初始值的100±2％，实验还表明，以标准Bi²⁺溶液作为内标溶液，采取适当的富集电位(-0.7V至-1.1V)和富集时间(2分钟至15分钟)，可切割橡胶阵列电极可在100ppb～100ppm范围内实现对多种金属离子的测定。电极表面若经过电化学处理，可进一步提高检测灵敏度。

Claims (2)

1.一种可切割导电橡胶陈列电极，其特征是该电极由橡胶电极(5)，导电胶(4)，电极杆(2)和密封环(3)组成，其中电极杆(2)顶端由金属导线(1)，外面由绝缘外套11构成，结构是一端为裸露的金属导线(1)，另一端为平面，橡胶电极(5)由绝缘外套(10)和条状导电橡胶陈列电极(6)组成，条状导电橡胶陈列电极(6)是由层状的导电橡胶(7)和层状的绝缘橡胶(8)经多次交互重叠而构成，橡胶电极(5)之结构是它的横截面为矩形导电橡胶陈列，其两端都是平面，其中端面(12)为工作电极表面，另一端面(13)比端面(12)面积大，靠近端面(13)外有斜颈(9)，橡胶电极(5)与电极杆(2)之间有导电胶(4)，在橡胶电极(5)和电极杆(2)的连接处周围有园柱形的密封环(3)。

2.按权利要求1所述的电极，其特征是导电橡胶(7)的主要成份是超细石墨和橡胶。

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