用于水體中部分營養(yǎng)鹽原位探測的全固態(tài)電極的研制及表征.pdf

1、氮、磷、硅是生物生長所必需的營養(yǎng)元素，以銨鹽，硝酸鹽，磷酸鹽，硅酸鹽等營養(yǎng)鹽的形式存在于水體中。水體中，特別是養(yǎng)殖水中，營養(yǎng)鹽含量超標會引起水體富營養(yǎng)化造成水生生物大量死亡，形成環(huán)境污染，而其營養(yǎng)元素含量過低會降低水產(chǎn)量，海水中營養(yǎng)鹽含量變化同樣會影響海洋生物生產(chǎn)力。分析水體中氮、磷、硅等營養(yǎng)元素的含量具有重大的生態(tài)意義和經(jīng)濟意義。
　　水體中營養(yǎng)鹽含量測定的傳統(tǒng)方法有分光光度法，離子色譜法，滴定法，氣相色譜法，熒光光度法，以及原

2、子吸收光譜法等。這些方法具有操作繁瑣、耗時長、會產(chǎn)生有毒廢液等不足，最重要的是均需要采樣測量，且要求對水樣進行預(yù)處理，因此測量結(jié)果的準確度較差。電極法是目前新興的能夠?qū)崿F(xiàn)對水樣快速測量的簡便方法。本文主要制備了全固態(tài)電極，包括銀/氯化銀參比電極、銨離子電極、磷酸根電極、硅酸根電極，并研究了其探測性能。
　　1.銀/氯化銀參比電極
　　通過對比循環(huán)伏安法，恒電壓法和恒電流法制備的電極，選定恒電流法為電沉積氯化銀的最佳方法。制備

3、過程中先在銀絲上電鍍一層粒徑為30-60 nm的銀微粒，能夠有效提高電極的靈敏度。沉積氯化銀后又在電極表面包覆一層聚丙烯腈薄膜，使得電極的抗硫性能和使用壽命都得到了有效改善。所制備的銀/納米銀/氯化銀/聚丙烯腈參比電極的能斯特斜率為58 mV/decade，響應(yīng)時間小于1 s，使用壽命長達2個月。
　　2.銨離子電極
　　以無活菌素為銨離子載體，采用西格瑪公司提供的商業(yè)配方配制敏感膜溶液，制備了結(jié)構(gòu)為銀/納米銀/聚苯胺/可溶

4、聚苯胺/離子敏感膜的銨離子選擇性電極。該電極以銀絲為電極基材，以聚苯胺為固態(tài)電解質(zhì)，增加的納米銀微粒層有利于提高電極的靈敏度，增加的2，5-二甲氧基苯胺有利于減小固體電解質(zhì)和離子敏感膜之間的層間導(dǎo)電屏障，增強電極的導(dǎo)電性。所制備的銨離子電極的能斯特斜率為55 mV/decade，線性區(qū)間為10-1-10-4 M，探測下限為10-47 M，在線性區(qū)間內(nèi)電極的響應(yīng)時間小于1s，適用pH范圍為2.6-10.1，使用壽命可長達3個月。
　

5、　3.磷酸根電極
　　基于溶解/沉淀平衡的原理，以磷酸鑭為離子敏感膜，制備了斜率為22.17-24.04 mV/decade的銀/氯化銀+磷酸鑭無機膜磷酸根離子選擇性電極。以磷酸摻雜聚苯胺為離子敏感膜制備了金/聚苯胺/磷酸摻雜聚苯胺有機膜離子選擇性電極，此種電極既可以在淡水體系使用也可以在海水體系使用。在兩種體系中，電極的線性區(qū)間都為10-1-10-6 M，探測下限為10-6M，電極響應(yīng)時間小于1秒。電極在含3.5％ NaCl的1

6、0-3 M的KH2PO4溶液中12小時連續(xù)觀測的電勢漂移量小余0.05 mV/h，且在此溶液中電極的使用壽命大于40天。
　　4.硅酸根電極
　　以金絲為基材，在金絲表面電鍍納米鉛，然后將納米鉛轉(zhuǎn)化為氫氧化鉛，后在高壓釜中與偏硅酸膠體反應(yīng)生成硅酸鉛，最后在硝酸鉛溶液中浸泡除去硅酸鋇，從而制得了結(jié)構(gòu)為金/納米鉛/硅酸鉛的硅酸根離子選擇性電極。此種方法制備的電極在純水體系的硅酸鈉溶液中響應(yīng)斜率為29.98-30.99 mV/de

7、cade，符合能斯特方程。電極的響應(yīng)時間小于10秒，線性區(qū)間為10-1-10-5 M,探測下限為10-535 M.
　　本文所制備的銀/氯化銀參比電極和銨離子、磷酸根、硅酸根離子選擇性電極都以金屬絲為基材，具有導(dǎo)電性好，體積小，耐高壓，耐腐蝕等特點。既可以取樣檢測也可以原位監(jiān)測，既可以單獨使用也可以在自制多參數(shù)電化學傳感器上集成，對水體中的多種化學成分同時測量?？梢栽诮⒑?、湖、泊、海洋等天然水體，以及養(yǎng)殖水、工業(yè)廢水、城市污水等