CN102565159A - 一种细菌修饰硫化矿微电极的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于细菌修饰硫化矿微电极的制作方法。该方法是将连接有铜丝的微米级铂丝装入作为绝缘体和支撑物的空心玻璃管后，进行加热熔融玻璃封装铂丝，待玻璃管的温度降至常温后注入环氧树脂，然后通过特殊溶液腐蚀铂丝，在玻璃管的一端形成微坑穴，微坑穴内填装细菌与硫化矿的混合物，即制得细菌修饰硫化矿微电极。该制作方法具有工艺简单，可适用于不同硫化矿和细菌，具有细菌与硫化矿吸附牢固、极限液相传质速度大、表面反应活性大，价格低廉等优点，易于研究细菌与硫化矿的作用机理。

Description

一种细菌修饰硫化矿微电极的制作方法

技术领域

本发明涉及一种电化学测试、研究用的细菌修饰硫化矿微电极的制作方法，该电极具有细菌与硫化矿吸附牢固、极限液相传质速度大、表面反应活性大，价格低廉等优点，易于研究细菌与硫化矿的电化学作用机理。

背景技术

目前，在研究细菌浸出硫化矿过程中的反应步骤，中间过程，反应速率等问题时，涉及到电子得失，因此电化学方法是一种比较好的研究手段。公知的在研究细菌存在时的硫化矿电化学性质，一般是将细菌加入电解液中，但这种方法难以保证细菌有效吸附于硫化矿表面，而采用细菌修饰硫化矿微电极会使细菌牢固吸附于硫化矿表面，消除了块状硫化矿电极存在的缺点。此外，细菌修饰硫化矿微电极具有响应时间短，抗干抗能力强，极限液相传质速度大、表面反应活性大，稳定性及重现性好等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种细菌修饰硫化矿微电极的制作方法，该方法与已有的块状电极相比，具有制作简单，细菌与硫化矿吸附牢固，极限液相传质速度大、表面反应活性大等优点

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

这种细菌修饰硫化矿微电极的制作方法，将连接有铜丝的微米级铂丝装入作为绝缘体和支撑物的空心玻璃管后，进行加热熔融玻璃封装铂丝，待玻璃管的温度降至常温后注入环氧树脂，然后通过王水腐蚀铂丝，在玻璃管的一端形成微坑穴，微坑穴内填装细菌与硫化矿的混合物，即制得细菌修饰硫化矿微电极。

所述微电极为电极半径或宽度小于毫米级。

选择空腔直径大于铂丝直径的玻璃管。

通过酒精喷灯或乙炔气体加热熔融玻璃。

所述细菌为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、硫化叶菌浸矿细菌。

所述硫化矿为黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿硫化矿。

所述细菌和硫化矿混合物是将细菌液与硫化矿混合均匀并保持一段时间，使细菌能牢固地吸附于硫化矿表面。

将细菌和硫化矿混合物放置在平板玻璃板上，磨压入微电极，并反复加压，保证微电极的微坑穴内填满混合物以及电极表面平整光洁。

(1)铜丝和铂丝的焊接

取一根铜丝和一根铂丝，用锡焊的方法连接在一起，备用。铂丝一端将用玻璃管封装，铜丝一端用环氧树脂封装，焊接的目的是减少铂丝的用量，降低成本。

(2)铂丝和铜丝的封装

取一根空心玻璃管以及焊接好的铂丝和铜丝，将焊接好的铂丝和铜丝装入玻璃管，用酒精喷灯外焰处灼烧玻璃管铂丝端，玻璃熔融后，将铂丝封于其中，待玻璃管温度降至常温后，将液体状的环氧树脂从铜丝端注入，待树脂固化后，进行铂丝的腐蚀。

(3)铂丝的腐蚀

制备王水，王水是硝酸和盐酸组成的混合物，其中混合比例为1∶3。取上述制备的半成品，将玻璃管铂丝端浸入煮沸后的王水溶液中，铂丝溶解，使玻璃管内形成铂丝直径大小，长度小于毫米级的微坑穴，即制作出微电极。

(4)细菌修饰硫化矿微电极的制备

将细菌液与硫化矿混合均匀并保持一段时间，使细菌能牢固地吸附于硫化矿表面，并放置在平板玻璃板上，压入微电极，并反复加压，保证微电极的微坑穴内填满混合物以及电极表面平整光洁，即制得细菌修饰硫化矿微电极。

(5)细菌修饰硫化矿微电极的使用

将所制备的细菌修饰硫化矿微电极***溶液中作为工作电极，铂片为辅助电极，甘汞电极为参比电极，构成三电极***，三电极***既可研究工作电极的电极电势的控制和测量，又可研究工作电极的界面上通过的极化电流。其中工作电极的电极电势是相对于参比电极的电极电势。

附图说明

图1为本发明的一种细菌修饰硫化矿微电极结构剖面示意图

图2循环伏安图

曲线1和2分别是本发明和传统块状黄铜矿电极在pH＝2.00的金属硫化叶菌的菌液中，扫描速度为5mV/s的循环伏安图。

具体实施方式

如图1所示，1为铜丝，5为铂丝，通过锡焊4连接在一起，然后将铜铂丝装入玻璃管3中，用酒精喷灯外焰灼烧玻璃管铂丝5端，铂丝5端的玻璃熔融后，将铂丝封于其中，待玻璃管3温度降至常温后，将液体状的环氧树脂2从铜丝1端注入，树脂固化后，将玻璃管铂丝5端浸入煮沸后的王水溶液中，铂丝溶解，使玻璃管内形成微坑穴6，微坑穴6内压入细菌液和硫化矿的混合物，即制得细菌修饰硫化矿微电极。

以下结合实施例对本发明作进一步说明

实施例1

将1mL金属硫化叶菌液与10g黄铜矿混合均匀并保持10min，使金属硫化叶菌能牢固地吸附于黄铜矿表面，并放置在平板玻璃板上，备用。分别取一根直径500μm铜丝和直径400μm铂丝，使用铜钎料焊接，然后将铜铂丝装入内径2mm的空心玻璃管中，用酒精喷灯外焰灼烧玻璃管铂丝端，玻璃熔融后，将铂丝封于其中，等玻璃管温度降至常温后，将液体状的环氧树脂从铜丝端注入，树脂固化后，将玻璃管铂丝端浸入煮沸后的王水溶液中，腐蚀铂丝5min，使玻璃管内形成微坑穴。然后将金属硫化叶菌和黄铜矿的混合物在平板玻璃上磨压入玻璃管内的微坑穴，即制得金属硫化叶菌修饰黄铜矿微电极。

图2中的曲线1和2分别是本发明和传统块状黄铜矿电极在pH＝2.00的金属硫化叶菌的菌液中，扫描速度为5mV/s的循环伏安图。从图中可以看出本发明在循环伏安图中的峰值电流密度要比传统块状黄铜矿电极的电流密度高，说明本发明具有非常高的灵敏度，从而有望用于深入研究硫化矿与细菌的作用机理。

实施例2

将1mL氧化亚铁硫杆菌液与10g闪锌矿混合均匀并保持10min，使氧化亚铁硫杆菌能牢固地吸附于闪锌矿表面，并放置在平板玻璃板上，备用。分别取一根直径400μm铜丝和直径300μm铂丝，使用铜钎料焊接，然后将铜铂丝装入内径1mm的空心玻璃管中，用酒精喷灯外焰灼烧玻璃管铂丝端，玻璃熔融后，将铂丝封于其中，等玻璃管温度降至常温后，将液体状的环氧树脂从铜丝端注入，树脂固化后，将玻璃管铂丝端浸入煮沸后的王水溶液中，腐蚀铂丝5min，使玻璃管内形成微坑穴。然后将氧化亚铁硫杆菌和闪锌矿的混合物在平板玻璃上磨压入玻璃管内的微坑穴，即制得氧化亚铁硫杆菌修饰闪锌矿微电极。

实施例3

将0.5mL氧化硫硫杆菌液与5g黄铁矿混合均匀并保持10min，使氧化硫硫杆能牢固地吸附于黄铁矿表面，并放置在平板玻璃板上，备用。分别取一根直径400μm铜丝和直径400μm铂丝，使用铜钎料焊接，然后将铜铂丝装入内径2mm的空心玻璃管中，用酒精喷灯外焰灼烧玻璃管铂丝端，玻璃熔融后，将铂丝封于其中，等玻璃管温度降至常温后，将液体状的环氧树脂从铜丝端注入，树脂固化后，将玻璃管铂丝端浸入煮沸后的王水溶液中，腐蚀铂丝5min，使玻璃管内形成微坑穴。然后将氧化硫硫杆菌和黄铁矿的混合物在平板玻璃上磨压入玻璃管内的微坑穴，即制得氧化硫硫杆菌修饰黄铁矿微电极。

本发明的优点是：价格低廉，制作方便，无需大型设备制作硫化矿电极，而且能保证细菌和硫化矿吸附牢固，有利于通过电化学方法研究细菌与硫化矿的作用机理。

Claims (9)

1.一种细菌修饰硫化矿微电极的制作方法，其特征在于，将连接有铜丝的微米级铂丝装入作为绝缘体和支撑物的空心玻璃管后，进行加热熔融玻璃封装铂丝，待玻璃管的温度降至常温后注入环氧树脂，然后通过王水腐蚀铂丝，在玻璃管的一端形成微坑穴，微坑穴内填装细菌与硫化矿的混合物，即制得细菌修饰硫化矿微电极。

2.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于，所述微电极为电极半径或宽度小于毫米级。

3.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于，选择空腔直径大于铂丝直径的玻璃管。

4.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于通过锡焊连接铂丝与铜丝。

5.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于通过酒精喷灯或乙炔气体加热熔融玻璃。

6.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于所述细菌为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、硫化叶菌浸矿细菌。

7.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于所述硫化矿为黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿硫化矿。

8.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于所述细菌和硫化矿混合物是将细菌液与硫化矿混合均匀并保持一段时间，使细菌能牢固地吸附于硫化矿表面。

9.根据权利要求1所述的细菌修饰硫化矿微电极制作方法，其特征在于将细菌和硫化矿混合物放置在平板玻璃板上，磨压入微电极，并反复加压，保证微电极的微坑穴内填满混合物以及电极表面平整光洁。

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