JPS60200840A - 陰イオン選択性ガラス電極膜 - Google Patents

陰イオン選択性ガラス電極膜

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JPS60200840A
JPS60200840A JP5705784A JP5705784A JPS60200840A JP S60200840 A JPS60200840 A JP S60200840A JP 5705784 A JP5705784 A JP 5705784A JP 5705784 A JP5705784 A JP 5705784A JP S60200840 A JPS60200840 A JP S60200840A
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electrode film
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毅 野村
Motokichi Nakagawa
中川 元吉
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DKK Corp
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DKK Corp
Denki Kagaku Kogyo KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/18Compositions for glass with special properties for ion-sensitive glass

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無アルカリ・リン酸塩ガラスよりなり、陰イオ
ンに特異的に感応するガラス電極膜に関する。
従来、ガラス電極に使用でる電極膜は11kI20 。
5LOa 、 820s等を主成分とするアルカリシリ
ケイトガラス膜で構成されているものが主流であり、水
素イオンを含む1価陽イオンに対して特異的に感応する
種々の組成のガラス電極が知られているが、カルコゲン
ガラスを用いた系などを含めて陰イオンに感応するガラ
ス膜は全く存在しない。
リン酸塩ガラス膜をイオン電極膜とすることについて検
討した結果でも、既に水素イオン、アルカリ土類金属イ
オンなどに感応するガラス膜の報告は見受けられるが、
そのガラス組成から陰イオンのみに感応するイオン電極
膜としては応用することができない。従来、陰イオンの
測定には多くの液膜電極及び液状イオン交換体をPVC
,アラルダイトなどに分散含有させた電極が用いられて
いるが、その製作の煩雑さと、製品ごとに特性の差異を
生ずることなどの欠点から、陰イオン選択性電極膜をガ
ラス膜によって作ることが従来から強く望まれていた。
本発明者らは、陰イオンのみに感応するガラス電極膜を
得る目的で種々の組成のリン酸塩ガラスについて検討し
ているうちに、ある種の組成を持った無アルカリ・リン
酸塩ガラス膜が陽イオンに全く感応せず、また陽イオン
の種類には関係しないで、特異的に陰イオンにのみ感応
することを知見した。また、このガラス膜を形成する種
々の修飾イオンを変化させることにより、感応する各種
の陰イオンの中でも選択係数をある程度変えることがで
きることも明らかになり、これらの知見に基いて本発明
を完成するに至ったものである。
即ち、本発明は無水リン酸を全量に対して50〜65モ
ル%、酸化第2銅を全量に対し5〜20モル%、アルカ
リ土類金属酸化物を全量に対し5〜35モル%、酸化ア
ルミニウム及び2酸化ケイ素をそれぞれ全量に対し5〜
20モル%含有づるリン酸塩ガラスからなる陰イオンに
特異的に感応する陰イオン選択性ガラス電極膜を提供す
るものである。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るガラス電極膜を構成づるガラスは、上述し
たように無水リン112(P20s)を主成分としたガ
ラスであり、その全量に対するモル%として無水リン酸
を50〜65%含右するものである。リン酸塩ガラスは
構造的に無水リン酸が全量に対して50モル%以下の場
合にはアルカリシリケイトガラスなどと異なり、鎖状構
造をとるガラスとなり、全量に対して50モル%を越え
ると網目構造に変って行くことが知られており、本発明
に係るガラスは網目構造の無水リン酸濃度範囲でその性
能を充分発揮できることが明らかとなった。
また、この網目構造を助長するために2酸化ケイ素を全
量に対して5〜20モル%含有させることはイオン電極
としての性能、特に陰イオン濃度に対する電位勾配につ
いてかなりの向上をみる効果を有することが知見された
。更に、酸化アルミニウムはガラス膜自体の耐水性の向
上に大きく寄与し、全量に対して5〜20モル%含有さ
牲ることによってその目的を達することができる。20
モル%を越えるとガラス化のために高温炉が必要となり
、加工にも困難が伴うようになる。酸化第2銅は特に本
発明のガラス膜を陰イオン選択性ガラス電極材料として
使用する場合にガラス膜の膜抵抗を小さクシ、電位の安
定性と陰イオンに対する電位勾配の発生に大きな効果を
示し、全量に対して5〜20モル%を含有させる。本目
的に用いられるものとして酸化第2銅のほかに酸化銀も
非常に有用に用いることかできるが、感応する陰イオン
間の選択係数に関しては酸化第2銅を加えたガラスにつ
いて行なった結果がより優れた値を示している。
本発明では、上述した成分に加え、全mに対する残部の
モル%を無アルカリ・リン酸塩ガラスとするために酸化
マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化カルシウムなどの
アルカリ土類金属酸化物を含有させる。この場合、これ
らアルカリ土類全屈酸化物含有量は通常全量に対し5〜
35モル%である。
このような無アルカリ・リン酸塩ガラスの製造法の1例
を示すと、まず無水リン酸、酸化第2銅、酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム、2酸化ケイ素の含有量がそれ
ぞれ上述したモル濃度になるように各成分に対応する出
発物質を秤ffiする。ここで、各成分に対応する出発
物質としては、無水リン酸の場合は正リン酸(85重量
%)、酸化第2銅については塩基性炭酸銅、水酸化銅等
、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムについてはそれ
らの炭酸塩、リン酸塩、酸化物、水酸化物等をそれぞれ
出発物質として使用J”ることができ、また2!llI
化ケイ素についてはSL Otを使用することができる
。なお、出発物質として正リン酸を使用する場合は、ガ
ラスの製造中にリン酸の一部が揮散するので、あらかじ
め揮散する量を追加秤量しておくと目的とする組成のガ
ラスを確実に作成づることができる。
次いで、上述した割合のモル%温度で秤量した各出発物
質を石英製蒸発皿に入れ、かきまぜながら加熱すること
により、含まれている水分および炭酸ガスなどを完全に
除去し、ケーキ状の固体をつくる。このケーキ状固体を
粉砕して白金ルツボに入れ、加熱溶融する。この場合、
溶融温度及び溶融時間はガラス組成により多少異なって
いるが、一般に1200〜1300℃で約1〜2時間と
することが望ましい。次いで、白金ルツボ内の融液を黒
鉛製の鋳型に流し込み、所望の形状に固化させる。この
ようにして得られたガラスはそのガラス転位温度より約
20℃高い湿度において保持した徐冷炉中に20分間入
れた後、1夜程度かけて室温まで徐冷することによりひ
ずみを除去づることができる。
本発明においては、このようにして得た上記組成のガラ
スを例えば板状のものは研摩等により所定の厚さに成形
し、円筒状のものはクリスタルカッター等で載断し、研
摩してガラス膜とすることができる。なお、膜厚は特に
応答速度、電位勾配などに影響することは少ないが、強
度及び電気伝導度の点から一般的には0.4〜1.0m
m程度のものが好ましい。本発明のガラス電極膜は無ア
ルカリのリン酸塩ガラスであることが特徴であるが、酸
化第2銅を含有することにより電気伝導度の向上、陰イ
オンに対する電位応答の発生及びその電位の安定的指示
が得られることと、無水リン酸を全量に対して50モル
%以上含ませることにより、網目構造のガラス組成が得
られて電位勾配の向上が計られ、これらの相互作用によ
り再現性のよい陰イオン選択性ガラス膜電極の挙動を示
すものである。
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。
[実施例1] 正リン酸38.21?、炭酸銅3.301、炭酸マグネ
シウム4.151水酸化アルミニウム4.45S?及び
2酸化ケイ素1.717を石英蒸発皿に入れ、石英製撹
拌棒で撹拌しながら砂皿上で加熱して、水分及び発生す
る炭酸ガスを除去し、ケーキ状の固体を得た。冷却後こ
の固体をメノウ乳鉢で手早く粉砕して均一な粉末とし、
白金ルツボに入れ、1300℃に昇温した電気炉中で約
1時間30分溶融した後、ガラス化した融液を黒鉛製鋳
型に流し込み、固化させた。鋳型から取り出した棒状ガ
ラスを610℃に保温した徐冷炉中に直ちに入れ、20
分間放置後、徐冷炉の電源を切って一夜静置し、ガラス
のひずみを除いた。
このガラスはP20 s : CuO: I’に+O:
 /V20s :SiOg=55:10:15:10:
10(モル比)の組成を有していた。
次に、この円筒状ガラスを素焼マウント板に封ろうを用
いて接着し、クリスタルカッターで11IlII1幅に
切断した後、研摩してガラス膜電極として使用した。
上述した方法と同様にして得られるリン酸塩ガラスの幾
つかの組成を第1表に示す。
第1表 リン酸塩ガラス組成(モル%)これらのガラス
について、更に徐冷炉設定温度を決めるため、ガラス転
移温度及び軟化温度、熱膨服係数などの物理的性質を調
べ、また各ガラスから得たガラス膜(直径12IllI
w、、厚さ1mm)を水中(25℃)で60日間放置し
た後の溶出試験をガラス膜表面積に対する溶出量で表わ
した耐水性を測定した。結果を第2表に示す。
1” N( このガラス膜を第1図に示す電極ホルダーに取り付けて
陰イオン選択性ガラス電極膜とした。この電極は円筒状
のプラスチックボディーの一端開口部にガラス電極膜2
を接着剤で固定した構造のもので、内部には内部液3 
(0,I N−Na No 3 )が満しである。この
内部液3の中に内部電極(飽和甘木電極)4が浸漬され
ている。なお、5はり一ド線である。この陰イオン選択
性電極と参照電極として飽和甘木電極とを用い、種々の
硝酸イオン濃度におCプる陰イオン選択性電極の飽和目
永電極に対する電極電位を測定した。その結果を第2図
に示す。なお、第2図において、実施例1により製造し
たガラス膜はNo、3であり、他にガラス組成のことな
った3例のガラスF4(ガラスNO1は第1表のガラス
NO1に従う)で測定した種々の硝酸イオン濃度におけ
る電極電位と比較して示した。
第2図の結果より、硝酸イオン選択性ガラス電極として
は本発明のガラス膜のうち、実施例1のガラス膜が電位
勾配54.2d7/I) NO3−を示し、はぼN e
rnst勾配に近い値が得られた。これに対し、酸化第
2銅を含有していないリン1I12塩ガラスによって製
作されたガラス膜(No、2>はきわめて小さな電位勾
配しか硝酸イオン濃度に対して示さないことが知見され
る。また、全量に対してP205モル%<50の組成か
らなるガラス膜であるNo、5のガラス膜電極は、No
、3のガラス膜電極と比較すると、その電位勾配が約2
0+J/1lNO3−近くも小さく、鎖状構造ガラスに
より製作されたガラス膜を使用した場合よりも硝酸イオ
ンの電位勾配は網目構造を持ったガラス膜の方が優れた
イオン電極であることが知見された。
[実施例2] 第1表に示した円板状の各種リン酸塩ガラスを研摩して
厚さ約1 mmの膜とし、実施例1と同様の方法で電極
を作成して硝酸イオンに対する他の陰イオンの選択係数
を混合溶液法によって測定し、第1表に示した各種リン
酸塩ガラス電極の選択係数を比較した。その結果を第3
表に示す。
第3表 選択係数(混合溶液法) 第3表の結果より、No、1〜6のガラス膜の内で硝酸
イオン濃度測定に対して比較的妨害イオンの影響の少な
いガラス膜として酸化第2銅を含む無アルカリリン酸塩
ガラス#(NO,3,本発明ガラス)が優れているとい
う知見を得た。なお、酸化銀を含む無アルカリ・リンm
塩ガラス膜については各柵陰イΔンに対づる選択特性が
劣ってJ3す、特定の陰イオンを測定する電極膜として
は不適当であるが、イオンクロマトグラムの電気化学的
検知に用いられるイオン電極として使用した場合には電
位応答、再現性よく、各種陰イオン潤度をクロマトグラ
フ的に同時測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明ガラスより得たガラス膜をm極膜として
取り付けたガラス電極の一例を示づ概略断面図、第2図
は第1図のガラス電極を用いて種々の硝酸イオン111
!度における電極電位を測定した結果を示すグラフであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、無水リン酸を全量に対し50〜65モル%、酸化第
    2銅を全量に対し5〜20モル%、アルカリ土類金li
    I酸化物を全量に対し5〜35モル%、酸化アルミニウ
    ム及び2111化ケイ素をそれぞれ全量に対し5〜20
    モル%含有することを特徴とする陰イオン選択性ガラス
    電極膜。
JP5705784A 1984-03-23 1984-03-23 陰イオン選択性ガラス電極膜 Granted JPS60200840A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010073875A1 (ja) * 2008-12-25 2010-07-01 国立大学法人三重大学 イオン選択性電極用応答ガラス膜及びイオン選択性電極
WO2016098554A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 日本電気硝子株式会社 近赤外線吸収フィルター用ガラス

Cited By (3)

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WO2010073875A1 (ja) * 2008-12-25 2010-07-01 国立大学法人三重大学 イオン選択性電極用応答ガラス膜及びイオン選択性電極
JP5791023B2 (ja) * 2008-12-25 2015-10-07 国立大学法人三重大学 イオン選択性電極用イオン応答ガラス膜、イオン選択性電極及びイオン濃度計
WO2016098554A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 日本電気硝子株式会社 近赤外線吸収フィルター用ガラス

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