CN104049008A - 一种微型氧化还原电位传感器的制备方法 - Google Patents

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本发明属于电化学传感器技术领域，具体是涉及一种微型氧化还原电位传感器的制备方法。以聚氯乙烯膜为基底材料，分别制备金薄膜微电极和银薄膜微电极，将银薄膜微电极放在氯化钠溶液中电镀，制成氯化银薄膜微电极，以金薄膜微电极作为指示电极，连接离子计的正极，以氯化银薄膜微电极作为参比电极，连接离子计的负极，常温下将两电极***硫酸亚铁铵-硫酸高铁铵氧化还原标准溶液中，其电位值以传统的铂电极法测定氧化还原电位的电位值作参比进行检验与校准。制成的氧化还原电位传感器容易实现自动化、便携、现时检测，便于观察密封空间介质及气相介质、半固态和全固态介质体系氧化还原电位的变化。制作材料采用的是聚氯乙烯薄膜，材料价格廉价。

Description

一种微型氧化还原电位传感器的制备方法
技术领域
本发明属于电化学传感器技术领域，具体是涉及一种微型氧化还原电位传感器的制备方法。
背景技术
电化学传感器是基于待测物的电化学性质并将待测物化学量转变成电学量进行传感检测的一种传感器。随着微电子加工技术广泛地应用于电化学传感器中，微型传感器(micro sensor，指那些至少有一个物理尺寸在亚毫米量级的传感器)在电化学分析中的应用取得了快速的发展。微型传感器易于实现批量生产，分析成本低，响应时间快，检测下限低和适用于现场快速检测等优点。由于微电极的电极表面极小，其电化学性质具有许多常规电极所没有的独特优点，在理论上比常规电极更适用于电化学反应过程中的热力学和动力学研究。除了溶液反应体系外，也适用于气相体系、半固态和全固态体系的电化学性质进行研究。
氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potential，ORP或Eh)，测定化学物质间因电子交换而改变性质的有效性。氧化还原电位是水质的重要参数之一，作为介质(包括土壤、天然水、培养基等)环境条件的一个综合性指标，已沿用很久，它表征介质氧化性或还原性的相对程度。氧化还原电位虽然不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但有助于了解水介质的电化学特征，分析介质的性质，是一项综合性指标。氧化还原电位的测定方法目前主要有两种铂电极直接测定法和去极化测定法。关于如何克服传统氧化还原电位测定方法的缺陷的研究是科研团体广泛关注的热点，尤其是方建安提出《关于氧化还原电位(ORP、Eh)去极化测定法的二十个问题》后，更加引起了对如何快速、简便、准确测定氧化还原电位问题的思考。
目前，有关多类型用途的微型传感器的制备方法及技术已经比较成熟，例如，在中国专利CN101258407中公布了一种用于确定物理量的微传感设备。氧化还原电位的测定方法除了传统的氧化还原电位铂电极直接测定法及去极化测定法外，也已有相关的专利，例如，中国专利CN103293210A公开了一种氧化电位水的氧化还原电位的在线检测装置。中国专利CN101881748A公开了一种管状锥形体玻璃套管、及被该玻璃套管下端紧密包裹且贯穿于其中的铂丝构成的氧化还原电位微电极。
现有氧化还原电位的测定方法重现性及稳定性较差、操作复杂，不能容易实现自动化、便携、现时检测，检测成本高且不适用检测其他介质如固态介质的氧化还原电位。另外，利用微型薄膜材料传感器测定氧化还原电位也未见报道。
发明内容
为了克服现有氧化还原电位的测定方法存在的上述缺陷，本发明提供了一种微型氧化还原电位传感器的制备方法，可实现氧化还原电位的自动化、便携、现时检测。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种微型氧化还原电位传感器的制备方法，步骤如下：
①、金薄膜微电极的制备
以PVC膜为基底材料，将光胶涂覆于洁净的PVC基片上，然后曝光、显影除去电极底部的光胶，先在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积一层金属铬，接着镀一层金，除去残余光胶，即可制成金薄膜微电极；
②、氯化银薄膜微电极的制备
以PVC膜为基底材料，将光胶涂覆于洁净的PVC基片上，然后曝光、显影除去电极底部的光胶，先在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积一层金属铜，接着镀一层银，除去残余光胶，即可制成银薄膜微电极；
将制备的银薄膜微电极放在0.1mol/L的NaCl溶液中电镀，银薄膜微电极接在正极，铂电极接在负极，电镀电位为0.1V，电镀时间为2h，将电镀好的氯化银薄膜微电极避光保存；
③、微型氧化还原电位传感器的制备
以金薄膜微电极作为指示电极，连接离子计的正极，以氯化银薄膜微电极作为参比电极，连接离子计的负极，常温下将两电极***0.1mol/L的硫酸亚铁铵-硫酸高铁铵氧化还原标准溶液中，其电位值以传统的铂电极法测定氧化还原电位的电位值作参比进行检验与校准。
优选的，所述步骤①和②中在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积是通过热蒸发法或真空溅射法实现的。
优选的，所述步骤②中银薄膜微电极电镀前经过预处理的步骤，具体为：将制备好的银薄膜微电极，用细砂纸轻轻打磨，再用丙酮除油，然后用1mol/L的HNO3溶液浸蚀，最后用二次水洗净。
优选的，所述步骤②中银薄膜微电极在电镀时处于搅拌状态使气泡无法富集于电极表面。
优选的，所述步骤②中电镀好的氯化银薄膜微电极放在饱和KCl溶液中避光保存。
本发明的微型氧化还原电位传感器的制备方法，帮助解决传统氧化还原电位测定方法的技术限制，容易实现自动化、便携、现时检测，便于观察密封空间介质及气相介质、半固态和全固态介质体系氧化还原电位的变化。同时，微电极的制作材料采用的是聚氯乙烯(PVC)薄膜，材料价格廉价。
具体实施方式
微型氧化还原电位传感器的制备方法，步骤如下：
①、金薄膜微电极的制备
以PVC膜为基底材料，将光胶涂覆于洁净的PVC基片上，然后曝光、显影除去电极底部的光胶，通过热蒸发法或真空溅射法先在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积一层金属铬，接着镀一层金，除去残余光胶，即可制成金薄膜微电极。
②、氯化银薄膜微电极的制备
以PVC膜为基底材料，将光胶涂覆于洁净的PVC基片上，然后曝光、显影除去电极底部的光胶，通过热蒸发法或真空溅射法先在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积一层金属铜，接着镀一层银，除去残余光胶，即可制成银薄膜微电极。
将制备好的银薄膜微电极，表面略呈黑色，可能是银氧化的结果，用细砂纸轻轻打磨，再用丙酮除油，然后用1mol/L的HNO3溶液浸蚀，最后用二次水洗净。
将银薄膜微电极放在0.1mol/L的NaCl溶液中电镀，银薄膜微电极接在正极，铂电极接在负极，电镀电位为0.1V，电镀时间为2h。电镀的同时进行搅拌使气泡无法富集于银电极表面，将电镀好的氯化银薄膜微电极放在饱和KCl溶液中避光保存。
③、微型氧化还原电位传感器的制备
以金薄膜微电极作为指示电极，连接离子计的正极，以氯化银薄膜微电极作为参比电极，连接离子计的负极，常温下将两电极***0.1mol/L的硫酸亚铁铵-硫酸高铁铵氧化还原标准溶液中，其电位值以传统的铂电极法测定氧化还原电位的电位值作参比进行检验与校准。将微电极放入到培养基的容器中，密封条件下测定培养基7天的氧化还原电位值。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种微型氧化还原电位传感器的制备方法，其特征是步骤如下：
①、金薄膜微电极的制备
以PVC膜为基底材料，将光胶涂覆于洁净的PVC基片上，然后曝光、显影除去电极底部的光胶，先在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积一层金属铬，接着镀一层金，除去残余光胶，即可制成金薄膜微电极；
②、氯化银薄膜微电极的制备
以PVC膜为基底材料，将光胶涂覆于洁净的PVC基片上，然后曝光、显影除去电极底部的光胶，先在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积一层金属铜，接着镀一层银，除去残余光胶，即可制成银薄膜微电极；
将制备的银薄膜微电极放在0.1mol/L的NaCl溶液中电镀，银薄膜微电极接在正极，铂电极接在负极，电镀电位为0.1V，电镀时间为2h，将电镀好的氯化银薄膜微电极避光保存；
③、微型氧化还原电位传感器的制备
以金薄膜微电极作为指示电极，连接离子计的正极，以氯化银薄膜微电极作为参比电极，连接离子计的负极，常温下将两电极***0.1mol/L的硫酸亚铁铵-硫酸高铁铵氧化还原标准溶液中，其电位值以传统的铂电极法测定氧化还原电位的电位值作参比进行检验与校准。
2.根据权利要求1所述的微型氧化还原电位传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤①和②中在基底表面未被光胶掩蔽的部位沉积是通过热蒸发法或真空溅射法实现的。
3.根据权利要求1所述的微型氧化还原电位传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤②中银薄膜微电极电镀前经过预处理的步骤，具体为：将制备好的银薄膜微电极，用细砂纸轻轻打磨，再用丙酮除油，然后用1mol/L的HNO3溶液浸蚀，最后用二次水洗净。
4.根据权利要求1所述的微型氧化还原电位传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤②中银薄膜微电极在电镀时处于搅拌状态使气泡无法富集于电极表面。
5.根据权利要求1所述的微型氧化还原电位传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤②中电镀好的氯化银薄膜微电极放在饱和KCl溶液中避光保存。
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