CN117949515B - 钾离子选择电极、其制备方法及电解质分析仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学传感器技术领域，解决了现有技术中钾离子选择电极的稳定性和选择性差的技术问题，提供了一种钾离子选择电极、其制备方法及电解质分析仪。钾离子选择电极包括钾离子选择膜，其中，钾离子选择膜包括冠醚化合物、脂溶性盐、增塑剂以及热塑性树脂，冠醚化合物包括通过桥接单元连接的两个冠醚单元，所述冠醚单元为苯并‑15冠‑5醚，所述第一基团为环烷基团或芳香基团，所述第二基团为芳香基团或酰胺基团。本发明的钾离子选择电极，通过苯并‑15冠‑5的苯环部分增加了整个分子的疏水性，并具有更高的选择性，有助于提高电极膜的整体疏水性，增强电极的选择性和使用寿命。

Description

钾离子选择电极、其制备方法及电解质分析仪
技术领域
本发明涉及电化学传感器领域，尤其涉及一种钾离子选择电极、其制备方法及电解质分析仪。
背景技术
钾离子（K+）是人体和其他生物体中最重要的电解质之一，它在维持细胞功能和全身生理过程中扮演着关键角色，在人的生命活动中，钾离子与神经活动、肾脏健康和心脏活动密切相关。在人的汗液中，钾离子的浓度范围为1~24 mmol/L，在人的血液中，钾离子的浓度范围为3.8~5.4 mmol/L，钾离子浓度异常会导致很多疾病，当钾离子浓度升高会引发异常心跳和心率不齐，钾离子浓度降低可能导致肌肉无力、痉挛，严重时会影响心脏功能，特别是在心血管疾病患者中，因此，对钾离子的浓度测量具有重要意义。
目前临床钾离子浓度的检测主要采用基于电化学方法的电解质分析仪，而钾离子选择电极的钾离子载体是电解质分析仪测定钾离子的核心。现有技术中，如公开号为No.62-70452的日本专利公开了一种环状聚醚组合物，其由12-冠-4为骨架的冠醚化合物以及热塑性树脂构成，这些化合物的组合物被形成膜，作为钾离子选择膜，但由于12-冠-4冠醚的腔径相对于钾离子的尺寸较小，无法有效地“包裹”钾离子，导致配合能力不足；并且12-冠-4冠醚具有相对较好的亲水性，这使得它在水溶液中稳定，但过度的亲水性可能导致膜的机械性能下降，影响电极的使用寿命和稳定性，电解质分析仪的电极通常需要长时间浸泡在样品或标准溶液中，因此所使用的材料必须具有良好的化学稳定性；
又如申请号为20130374373.0的中国专利，其公开了一种卡片式钾离子传感器及其制备方法，根据实施例记载，其使用的钾离子活性载体为缬氨霉素，缬氨霉素作为钾离子活性载体具有较低的灵敏度，需要更高的钾离子浓度才能达到可靠的检测结果，并且缬氨霉素稳定性相对较差，容易受到环境条件的影响，例如光、湿度、温度等，可能导致传感器的性能波动或降低；其实施例还记载了潜在钾离子活性载体，如4-叔丁基-2,2,14,14-四同-2a，14a，二氧杯[4]芳基四醋酸四叔丁基酯，其具有较大的分子体积和复杂的结构，这可能导致制备过程复杂，成本较高，此外，其在特定环境条件下的稳定性需进一步验证。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了钾离子选择电极、其制备方法及电解质分析仪，用以解决现有技术中钾离子选择电极的稳定性和选择性差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种钾离子选择电极，包括：钾离子选择膜，其中，所述钾离子选择膜包括冠醚化合物、脂溶性盐、增塑剂以及热塑性树脂；
冠醚化合物，其中，所述冠醚化合物的结构式如下所示：；
在上述结构式中，A为第一基团，B为第二基团，所述第一基团和所述第二基团不同，所述第一基团为环烷基团或芳香基团，所述第二基团为芳香基团或酰胺基团，所述冠醚化合物对钾离子的电势响应值与所述第一基团和所述第二基团存在相关性；
所述脂溶性盐的结构式为：；
在上述结构式中，X1、X2、X3、X4为氢原子、卤素原子、烷基或卤代烷基中的一种或多种，Y1、Y2、Y3和Y4为1-5的整数，M为碱金属。
作为本发明一优选实施例，所述第一基团的结构式为以下结构式中的一种：
，/>，/>，；
式中，R1~R4为氢原子或烷基。
作为本发明一优选实施例，所述第二基团的结构式为以下结构式中的一种：
，/>，/>。
作为本发明一优选实施例，所述脂溶性盐包括四苯硼酸钾、四（4-氯苯基）硼酸钾、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钾、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠、四-(4-叔丁基苯基)硼酸钾、四-(4-异丙基苯基)硼酸钾、四(4-异丙基苯基)硼酸钠、四(对氟苯基)硼酸锂或四(五氟苯基)硼酸锂中的至少一种。
作为本发明一优选实施例，所述钾离子选择膜中各组分的质量百分比分别为：0.1%~5%的所述冠醚化合物、0.1%~5%的所述脂溶性盐、15%~30%的所述热塑性树脂、60%~84.8%的所述增塑剂。
作为本发明一优选实施例，所述脂溶性盐为四苯硼酸钾，所述第一基团的结构式如下所示：
；
其中，R1~R4为氢原子或烷基，所述第二基团的结构式如下所示：
。
第二方面， 本发明实施例还提供了一种如第一方面所述的钾离子选择电极的制备方法，所述制备方法包括：
将0.1%~5%的所述冠醚化合物、0.1%~5%的所述脂溶性盐、15%~30%的所述热塑性树脂、60%~84.8%的所述增塑剂溶解预设有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂包括四氢呋喃、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基氧胺、苯或甲苯；
将所述混合溶液涂抹在一个平板的上表面，并蒸发所述有机溶剂，以得到钾离子选择膜；
将所述钾离子选择膜固定于电极体上，得到钾离子选择电极。
作为本发明的一可选实施例，所述将所述钾离子选择膜固定于电极体上，得到钾离子选择电极，包括：
对所述电极体的表面进行清洁，以去除表面的杂质；
对清洁后所述电极体的表面进行磨砂处理，使得所述电极体的表面具有预设粗糙度，其中，所述预设粗糙度基于所述电极体的材料确定；
将所述电极体浸泡至活化剂中，进行化学活化处理，其中，所述活化剂包括酸性活化剂和碱性活化剂中的一种，和/或，氧化剂；
通过去离子水和氮气对活化处理后的电极体进行清洁和干燥处理；
将所述钾离子选择膜固定于清洁和干燥后的电极体上，得到钾离子选择电极。
作为本发明的一可选实施例，所述将所述钾离子选择膜固定于清洁和干燥后的电极体上，得到钾离子选择电极，包括：
将自组装单层修饰物溶解至对应的溶剂中，得到修饰溶剂，其中，所述自组装单层修饰物具有特定功能基团，所述特定功能基团基于钾离子和/或所述电极体的材料确定；
将所述电极体浸泡至所述修饰溶剂中，以在所述电极体的表面形成修饰层；
将所述钾离子选择膜固定于电极体的修饰层上，以得到所述钾离子选择电极。
第三方面，本发明实施例提供了一种电解质分析仪，包括上述第一方面所述的钾离子选择电极。
综上所述，本发明的有益效果如下：
本发明实施例提供的钾离子载体、钾离子选择电极及电解质分析仪，通过过改进冠醚化合物的结构，以提高钾离子选择电极的稳定性和选择性，特别是通过引入两个通过桥接单元相连的苯并-15冠-5醚单元，苯并-15冠-5的尺寸和三维结构能够与钾离子的大小匹配得相对较好，使得它可以高效地与钾离子形成络合物，相比较小的冠醚如12-冠-4，苯并-15冠-5更适合于与钾离子的络合，因为其腔径更接近钾离子的最优配合尺寸，并且苯并-15-冠5具有更高的选择性，从而减少了与钠离子等其他离子的交叉响应；
进一步的，苯并-15冠-5的苯环部分增加了整个分子的疏水性，有助于提高电极膜的整体疏水性，从而减少水分子的干扰，增强了钾离子选择电极的稳定性和使用寿命，并且苯并-15冠-5化学结构提供较高的化学稳定性，使得冠醚化合物不易在存储或使用过程中分解，进一步提升了电极的稳定性和可靠性；
最后，苯并-15冠-5的结构允许通过在苯环上引入功能基团来进一步调整其性质，冠醚化合物对钾离子的电势响应与引入的功能基团的性质有关，允许通过选择不同的基团来调整电极的响应范围和灵敏度，适应不同的测量需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本发明的保护范围内。
图1为本发明实施例冠醚化合物的结构式。
图2为本发明实施例脂溶性盐的结构式。
图3为本发明实施例钾离子选择电极的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
参见图1，本发明实施例提供了一种钾离子载体，包括：
冠醚化合物，其中，所述冠醚化合物的结构式如下所示：
；
在上述结构式中，A为所述第一基团，B为所述第二基团，所述第一基团和所述第二基团不同，所述第一基团为环烷基团或芳香基团，所述第二基团为芳香基团或酰胺基团，所述冠醚化合物对钾离子的电势响应值与所述第一基团和所述第二基团存在相关性。
具体的，从上述结构式可看出所述冠醚化合物包括通过桥接单元连接的两个冠醚单元；
所述冠醚单元为苯并-15冠-5，冠醚单元对钾离子有高度选择性，苯并-15冠-5的腔径大小适合与钾离子形成稳定的络合物，这种结构使得冠醚可以在溶液中“捕获”钾离子，从而在电极中产生与钾离子浓度相关的电势变化，以提供高选择性和灵敏度的钾离子检测；
两个所述冠醚单元通过桥接单元连接，桥接单元能够增强分子整体结构的稳定性，并能引入额外的功能性或改变化合物的物理化学性质，从而影响对钾离子的选择性和电势响应，所述桥接单元包括所述第一基团和所述第二基团，所述第一基团和所述第二基团不同，所述冠醚化合物对钾离子的电势响应值与所述第一基团和所述第二基团存在相关性，第一基团和第二基团可以是多种不同的化学结构，如烷基链、芳香基团或含氮基团，若第一基团为环烷基团，环烷烃的引入会通过改变化合物的三维结构和柔韧性来间接影响钾离子的配位环境，并且环烷烃基团增加化合物的疏水性，减少化合物在水环境中的溶解度，当所述第一基团和所述第二基团均为芳香基团时，所述第一基团和所述第二基团对应的芳香基团不同；
第一基团A和第二基团B的尺寸和空间排列可以限制冠醚的柔性，降低其立体异构体的数量。这种构象限制有助于稳定冠醚的特定形态，这种形态对钾离子具有较高的选择性和结合亲和力。合适的第一基团A和第二基团B可以使冠醚化合物的空腔尺寸和形状更适合特定的离子，如钾离子，从而提高选择性。
若所述第一基团为芳香基团，芳香基团通过π-π相互作用或通过带有极性官能团的芳香基团来提高对钾离子的选择性，芳香基团带有可以形成氢键的官能团，会增加钾离子与化合物的相互作用，从而提高对钾离子的选择性。
若所述第二基团为酰胺基团，由于其极性羰基（C=O）和氨基（-NH2）可以与钾离子形成氢键，这对提高钾离子选择性有积极作用。酰胺基团的极性也可以提供与钾离子的额外配位点；酰胺基团的疏水性较芳香基团弱，因为其含有可形成氢键的羰基和氨基。不过，整体疏水性会受到化合物中其他组分的影响，尤其是若酰胺基团的数量较多或者结构较大时，仍可能增加整体的疏水性。
作为本发明的一可选实施例，所述第一基团的结构式为以下结构式中的一种：
第一结构式1：；
第一结构式2：；
第一结构式3：；
第一结构式4：；
式中，R1~R4为氢原子或烷基。
第一结构式1所示的基团为环己烷基团，环己烷基团会增加整个冠醚化合物的疏水性，使得化合物在水性介质中的溶解度降低；环己烷基团不会直接提高钾离子的选择性，因为它不提供与钾离子配位的官能团，但是，它可以通过影响化合物的整体三维结构来间接影响钾离子的配位环境。
第一结构式2所示的基团为萘基团，这是由两个苯环融合在一起形成的多环芳香烃。当R1和R2为氢原子时，这个结构就是萘本身，如果R1和R2是烷基，那么这个结构就是萘的烷基衍生物，萘基团的芳香性和刚性有助于冠醚化合物与钾离子形成更稳定的络合物，因为芳香基团可以提供额外的π-π相互作用，萘基团由于其较大的芳香面积，会显著增加化合物的整体疏水性，从而影响化合物在水溶液中的溶解度；
第一结构式3所示的基团为蒽基团，蒽是由三个苯环融合在一起形成的多环芳香烃，当R1~R3均为氢原子时，这个结构就是蒽本身；当R1~R3为烷基时，这个结构就是蒽的烷基衍生物；
蒽基团的芳香性和大的共轭***有助于冠醚化合物与钾离子形成更稳定的络合物，芳香基团可以提供额外的π-π相互作用，从何稳定钾离子的络合，并且，蒽基团由于其较大的芳香面积，会显著增加冠醚化合物的整体疏水性，从而增强电极对钾离子的响应和稳定性。
第一结构式4所示的基团为偶氮苯基团，这是一种含有两个通过偶氮键（-N=N-）连接的苯环的化合物，偶氮苯的引入会改变冠醚的三维构型，从而影响其与钾离子的配位能力，并且其增加了整个化合物的疏水性，使得其在水性介质中的溶解度降低。
作为本发明的一可选实施例，所述第二基团的结构式为以下结构式中的一种：
第二结构式1：；
第二结构式2：；
第二结构式3：；
第二结构式1所示的基团为苯甲酸酯结构，包括一个苯环通过一个氧原子连接一个酯基团，若苯甲酸酯基团作为冠醚化合物的第二基团，不会直接增强冠醚对钾离子的选择性，除非其位置或与其他官能团的相互作用能够影响冠醚中心的配位环境，但酯基团的极性会影响整个冠醚化合物的电荷分布，从而间接影响钾离子的结合；苯环的存在会增加整个化合物的疏水性，因其较大的π电子***而具有较强的疏水性。
第二结构式2所示的基团为苯甲醚基团，它由一个苯环和一个甲氧组成，苯甲醚通常化学上比较稳定，不易参与多数类型的化学反应，这有助于增强冠醚化合物的整体稳定性，并且增加了冠醚化合物的疏水性，从而影响化合物的溶解度和在生物膜中的行为，有助于化合物在疏水环境中的稳定性和嵌入性。
第二结构式3所示的基团为酰胺基团，这是由一个氨基（-NH2）和一个羰基（C=O）组成的常见官能团。具体来说，这个酰胺基团是最简单形式的酰胺，即甲酰胺，它是由甲酸的羰基与氨基结合形成的。
若酰胺基团作为冠醚化合物的B基团，酰胺基团可提供额外的配位点，通过氢键与钾离子相互作用，从而增强对钾离子的选择性。
在一优选实施例中，所述第一基团为第一结构式1所示的基团，第二基团为第二结构式1所示的基团，环己烷基团的疏水性有助于化合物在疏水环境中的稳定性，如生物膜内或有机相中；虽然环己烷基团本身不提供钾离子的直接选择性，但通过调整化合物的空间结构，可间接影响冠醚中心与钾离子的配位，增强选择性，而苯甲酸酯基团的极性通过影响冠醚的电荷分布来间接提高钾离子的结合亲和力；具体的实验验证过程在实施例2中阐述，此处不过多赘述；
综上所述，本发明实施例提供的钾离子载体包括一种特定结构的冠醚化合物，其中，第一基团A可以是环烷基团或芳香基团，而第二基团B可以是芳香基团或酰胺基团，通过合理选择基团A和B，可以调整冠醚化合物的三维结构和电子性质，从而优化与钾离子的配位相互作用。例如，芳香基团可通过π-π相互作用增强配位，而酰胺基团可通过氢键与钾离子形成更稳定的络合物；
基团A和B的选择可以影响整个化合物的溶解性。例如，环烷基团可增加疏水性，而酰胺基团可提供亲水性，从而使得冠醚化合物既能在水环境中稳定存在，又能有效地在疏水环境中操作。冠醚化合物的电势响应值与所选基团A和B的性质存在相关性，这意味着可以通过改变这些基团来调整化合物对钾离子浓度变化的灵敏度和响应速度。钾离子载体的这些特性使其适用于广泛的应用，从环境监测到生物医学检测，以及在工业过程控制中对钾离子进行精确测量。
实施例2
基于实施例1提供的钾离子载体，本发明实施例2还提供了一种钾离子选择电极，所述钾离子选择电极包括钾离子选择膜，所述钾离子选择膜的组分包括：
实施例1中的冠醚化合物、脂溶性盐、热塑性树脂和增塑剂。
具体的，钾离子选择电极使用的钾离子选择膜是电极的关键组成部分，因为它直接涉及到钾离子的选择性识别，所述钾离子选择膜包括实施例1所述的冠醚化合物，这种冠醚化合物具有特定的三维结构，能够与钾离子形成稳定的络合物，冠醚的结构被设计为对钾离子有高度的选择性，这意味着它可以从样品中区分钾离子和其他相似的离子如钠离子；
热塑性树脂为选择膜提供了机械强度和结构支持，也是选择膜的基质，冠醚化合物和脂溶性盐都是分散在这个基质中；具体的，热塑性树脂包括但不限于卤化乙烯单体或共聚物，如聚氯乙烯（PVC）、聚溴化乙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯（PTFE）等；苯乙烯及其替代品，如聚苯乙烯（PS）、聚氯苯乙烯、聚溴苯乙烯等；丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体或共聚物，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯酸乙酯等；二烯聚合物，如聚丁二烯、聚异戊二烯，以及它们与苯乙烯、丙烯腈等的共聚物；硅氧烷聚合物或共聚物，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）等。在选择用于制造钾离子选择膜的热塑性树脂时，需要考虑的关键因素包括树脂的化学兼容性、处理性能、以及最终膜的物理和化学稳定性。例如，聚氯乙烯因其良好的机械性能、化学稳定性以及与增塑剂和其他添加剂的相容性，而被广泛用于制造离子选择性膜，其他树脂的选择将取决于预期的应用条件和性能要求。
增塑剂用于提高树脂的柔韧性，使得膜可以更容易地处理和应用于电极上，其也可以影响膜的物理性质，如透过性和软化点，从而影响电极的性能，所述增塑剂包括但不限于邻苯二甲酸酯，如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯；脂肪酸酯，如己二酸二辛酯、庚二酸二辛酯；邻硝基苯基烷基醚，如邻硝基苯基辛基醚。
脂溶性盐在电极的功能中起到了关键作用，因为它们与冠醚化合物一起增强了对钾离子的选择性，所述脂溶性盐包括但不限于钾离子络合剂如四丁基铵盐、四苯基硼酸盐，或者有机金属盐如钾四氯合铜(II)盐 ([CuCl4]2-) 或钾四氯合铂(II)盐 ([PtCl4]2-)；选择适当的脂溶性盐对于确保电极的选择性和灵敏度至关重要。盐类的选择取决于目标分析物（此处为钾离子），以及希望电极在特定的测量环境中展示的性能；
在一具体实施例中，所述钾离子选择电极除了钾离子选择膜外，还包括参比电极、填充溶液、外壳和电极体等，钾离子选择电极的设计可以根据其用途和所需的测量范围有所不同，这些组件共同作用，使得钾离子选择电极能够可靠地测量溶液中的钾离子浓度。
作为本发明的一可选实施例，参见图2，所述脂溶性盐的结构式为：
；
式中，X1、X2、X3、X4为氢原子、卤素原子、烷基或卤代烷基中的一种或多种，Y1、Y2、Y3和Y4为1-5的整数，M为碱金属。
具体的，上述结构式展示的脂溶性盐结构式是一个通用的有机金属配合物，其中M代表碱金属，可能是锂、钠、钾等。X1、X2、X3和X4代表可能在苯环上取代的不同原子或基团，它们可以是氢原子、卤素原子（如氯、溴或碘）、烷基（如甲基、乙基等）或卤代烷基（如氯甲基等）。Y1、Y2、Y3和Y4表示这些取代基在苯环上的数量，是1到5的整数，这类脂溶性盐可以与钾离子（K+）形成配合物，促进钾离子在选择膜中的传输；特定的有机金属配合物可以设计来优先与钾离子相互作用，从而提高电极对钾离子相对于其他离子（如钠或锂）的选择性；脂溶性盐的性质会影响电极的电势响应，因此通过选择合适的有机金属配合物可以实现对电极响应曲线的调节。
这种脂溶性盐的具体化学性质（如溶解度、稳定性、亲脂性等）将取决于X和Y的具体选择。例如，卤素原子的引入可能会增加化合物的疏水性，而烷基的引入可能会提供一定的灵活性和可溶性。碱金属M的选择（如钾）将直接影响其在钾离子选择电极中的应用效果。
作为本发明的一可选实施例，所述脂溶性盐包括四苯硼酸钾、四（4-氯苯基）硼酸钾、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钾、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠、四-(4-叔丁基苯基)硼酸钾、四-(4-异丙基苯基)硼酸钾、四(4-异丙基苯基)硼酸钠、四(对氟苯基)硼酸锂或四(五氟苯基)硼酸锂中的一种或多种。
具体的，四苯硼酸钾是一种常用的脂溶性盐，提供了良好的钾离子选择性和稳定的电势响应；
四（4-氯苯基）硼酸钾和四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钾为含有卤素的脂溶性盐，增加了疏水性，有助于在疏水环境中提高电极的性能；
四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠和四(对氟苯基)硼酸锂，钠和锂的盐类可能用于特殊的应用，如在特定的电势窗口内工作时，或者在特定的离子强度条件下；
四-(4-叔丁基苯基)硼酸钾和四-(4-异丙基苯基)硼酸钾，这些具有较大烷基取代基的脂溶性盐可能增加了电极膜的柔韧性和机械稳定性；
四(4-异丙基苯基)硼酸钠和四(五氟苯基)硼酸锂这些盐可以提供特定的电势响应，适用于在宽温度范围内或在有特殊要求的环境下工作的电极。
选择这些脂溶性盐时，考虑的关键参数包括它们的溶解度、电势响应的稳定性、以及与冠醚化合物的协同作用。这些盐类在钾离子选择电极中的使用有助于提高电极对钾离子的选择性，同时保持了良好的电势稳定性和适当的机械性质。
作为本发明的一可选实施例，所述组分的质量百分比分别为：0.1%~5%的所述冠醚化合物、0.1%~5%的所述脂溶性盐、15%~30%的所述热塑性树脂、60%~84.8%的所述增塑剂。
具体的，冠醚化合物作为主要的活性组分，负责与钾离子形成络合物，因此其含量直接影响电极的灵敏度和选择性，在选择膜中冠醚化合物的比例通常较低，这是因为它们活性高，能够以较小的质量百分比提供所需的选择性，故冠醚化合物在所述组分的质量百分比为0.1%~5%；
脂溶性盐增强了电极对钾离子的选择性，并参与形成电势响应，而脂溶性盐的含量也较低，因为高浓度可能导致选择膜的背景电势升高，从而影响电极的灵敏度，故脂溶性盐在所述组分的质量百分比为0.1%~0.5%；
热塑性树脂为选择膜提供了结构基质，其含量足以确保选择膜的机械稳定性和整体强度，为确保钾离子选择膜的加工性和最终的物理性质，所述热塑性树脂在所述组分中的质量百分比为15%~30%；
增塑剂用于提高树脂的柔韧性，使得钾离子选择膜更容易加工和应用，高比例的增塑剂的使用使得钾离子选择膜具有较好的柔韧性和延展性，同时也有助于冠醚化合物和脂溶性盐在热塑性树脂基质中的分散，并且，增塑剂的高含量也有助于优化电极的电化学性能，例如电势稳定性和响应时间，故在本实施例中，所述增塑剂在所述组分中的质量百分比为60%~84.8%。
在一具体实施例中，各组分的质量百分比如下所示：
冠醚化合物：0.1%
脂溶性盐：0.1%
热塑性树脂：15%
增塑剂：84.8%
在此实施例中，冠醚化合物和脂溶性盐的含量较低，热塑性树脂和增塑剂的含量较高。这可能导致钾离子选择膜的柔韧性和稳定性较好，但可能会牺牲一定的选择性能力。
在又一具体实施例中， 各组分的质量百分比如下所示：
冠醚化合物：2.5%
脂溶性盐：2.5%
热塑性树脂：22.5%
增塑剂：72.5%
在此实施例中，各组分的含量相对均衡。冠醚化合物和脂溶性盐的中等含量可以提供良好的离子选择性和灵敏度，热塑性树脂和增塑剂的适度含量可以提供合适的膜机械性能和稳定性。
作为本发明的一可选实施例，所述脂溶性盐和所述冠醚化合物和摩尔比为0.01~0.5。
在钾离子选择电极的设计中，脂溶性盐与冠醚化合物的摩尔比是影响电极性能的关键因素之一。这个比例决定了电极对钾离子的选择性和灵敏度，以及电极的使用寿命。
具体的，适当的摩尔比可以优化电极对钾离子浓度变化的响应，使得测量更加灵敏，合适的脂溶性盐和冠醚化合物的比例也有助于提高电极的稳定性，从而延长其使用寿命；如果脂溶性盐的用量超过了最佳摩尔比范围，会导致电极的选择性和灵敏度下降。这是因为过多的脂溶性盐干扰了冠醚化合物的钾离子配位环境，或者导致选择膜中的相分离，从而影响电极的性能。
故，所述脂溶性盐和所述冠醚化合物和摩尔比为0.01~0.5，可以确保有足够的脂溶性盐与冠醚化合物相结合，从而提高电极对钾离子的选择性。这意味着电极能够更好地区分钾离子和其他类似的离子（如钠离子）；
在一优选实施例中，所述脂溶性盐和所述冠醚化合物和摩尔比为0.02~0.4。脂溶性盐的过量会干扰冠醚组合物与钾离子的配位，从而减弱对钾离子的特异性结合，导致电极也对其他离子产生响应，减少了选择性；电极对钾离子浓度变化的响应变得不那么敏感，需要更大的离子浓度变化才能检测到电位的变化，选择性和灵敏度的下降会加速电极性能的退化，使得电极需要更频繁的校准或更换。
作为本发明的一可选实施例，所述增塑剂的重量份是所述热塑性树脂的重量份的30%-300%。
在钾离子选择膜的配方中，增塑剂的添加是为了改善热塑性树脂的加工性能和最终产品的物理属性。增塑剂能够降低树脂的玻璃化转变温度，从而使材料在室温下更柔软和更灵活。
增塑剂的量越多，膜的柔韧性越好。这是因为增塑剂分子***树脂分子链之间，减少了分子间的作用力，较高的增塑剂含量可以降低树脂的熔融粘度，使得混合物更易于在较低的温度下加工成膜。在本发明的实施例中，增塑剂的重量份为所述热塑性树脂的30%-300%，允许根据膜状材料的预期用途来调整增塑剂的比例。例如，如果膜需要具有较高的柔韧性，可以选择接近或等于300%的高比例；如果需要较高的机械强度，则可以选择较低的比例，接近30%。这个范围的选择允许优化膜的性能，以适应不同的应用需求和工作条件。
在制备钾离子选择膜时，各组分的精确配比需要通过实验来优化，以确保膜的最佳性能。这些比例可能会根据具体应用和所使用的原材料种类有所调整。实验结果将决定这些组分的最佳配比，以达到高选择性、高灵敏度、良好的机械性能和稳定的电势响应。
作为本发明一可选实施例，热塑性树脂的分子量在1000至1000000之间；
具体的，当选择用于模塑成薄膜的热塑性树脂时，考虑其分子量是至关重要的，分子量较低的热塑性树脂通常更容易加工和塑形，因为它们在较低的温度下就可以软化和流动。分子量在这个范围内的树脂，特别是接近下限的那些，通常有较低的熔点和较高的流动性，使得它们适合于薄膜的生产；随着分子量的增加，树脂的机械强度通常也会提高。较高的分子量意味着链条间有更多的分子间作用力，从而提高了材料的韧性和耐用性。分子量接近或超过1000000的树脂可能表现出优异的强度和耐化学性，但可能需要更高的加工温度。
在1,000至1,000,000分子量范围内选择热塑性树脂，可以在易塑性和机械强度之间找到一个平衡点。这样可以保证树脂在制造过程中易于处理，同时所得薄膜具有足够的强度来承受实际应用中的应力。选择分子量在1,000至1,000,000之间的热塑性树脂是为了确保薄膜在制造过程中易于处理和成型，同时在应用中表现出良好的机械稳定性和耐用性。这样的选择有助于优化薄膜的整体性能和适应不同应用场景的需求。
作为本发明一可选实施例，在所述钾离子选择膜中，对于100重量份的热塑性树脂，所述冠醚化合物的用量为0.1~40重量份；
具体的，当冠醚化合物的用量低于0.1份时，可能不足以提供所需的钾离子选择性。冠醚化合物在选择膜中起到关键作用，它们的主要功能是与钾离子形成稳定的络合物，从而提高对钾离子的选择性。用量过低可能导致膜对钾离子的识别能力下降。当冠醚化合物的用量超过40份时，可能导致在热塑性树脂基质中的不均匀分散，甚至沉淀。这会破坏选择膜的均匀性，影响其整体性能。过多的冠醚化合物可能无法完全溶解在树脂基质中，导致膜中出现不均匀区域，这可能降低电极的性能和可靠性。
在一优选实施例中，对于100重量份的热塑性树脂，所述冠醚化合物的用量为0.1~10重量份；
将冠醚化合物用量保持在1-10份范围内，既可以确保膜具有良好的钾离子选择性，又可以避免不必要的材料浪费和成本增加。这个范围提供了最佳的性价比，确保了膜的性能同时考虑到了经济效益。
在一具体实施例中，如图3所示，所述钾离子选择电极的制备方法包括以下步骤：
S1、将0.1%~5%的所述冠醚化合物、0.1%~5%的所述脂溶性盐、15%~30%的所述热塑性树脂、60%~84.8%的所述增塑剂溶解预设有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂包括四氢呋喃、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基氧胺、苯或甲苯；
具体的，按照所述配比，将上述实施例中的冠醚化合物、脂溶性盐、热塑性树脂和增塑剂称取到容器中，选择适当的有机溶剂，如四氢呋喃、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基氧胺、苯或甲苯。这些溶剂可以在制备过程中提供溶解度和操作性；将预先称取好的冠醚化合物、脂溶性盐、热塑性树脂和增塑剂加入到有机溶剂中，然后搅拌或加热溶解，直到得到均匀的混合溶液。
S2、将所述混合溶液涂抹在一个平板的上表面，并蒸发所述有机溶剂，以得到钾离子选择膜；
准备一个平板，通常是由玻璃、石英或聚合物材料制成的平坦表面，确保平板表面干净，没有灰尘或杂质。使用适当的涂布工具如旋涂机、刮板涂布器等，将步骤S1中制备好的混合溶液均匀涂覆在平板的上表面，并将涂覆在平板表面的混合溶液置于通风橱或加热板上，在预设温度下使得邮寄溶剂缓慢挥发，直至形成均匀连续的薄膜；所述预设温度根据所选择的有机溶剂以及制备过程中所需的溶剂挥发速率确定，在此不做具体限制；在实验过程中，可以尝试在不同的温度下进行试验，观察薄膜形成的情况，并选择最适合的温度条件。
S3、将所述钾离子选择膜固定于电极体上，得到钾离子选择电极。
具体的，首先准备一个适当的电极体，所述电极体的材料可以是玻璃、陶瓷、金属或导电聚合物，确保电极表面干净，没有油污或杂质，将步骤S2中制备好的钾离子选择膜固定在电极体的上表面，可以使用粘合剂或压力将膜固定在电极上，根据需要，可以对固定在电极上的膜进行进一步处理，如烘干、紫外光曝露等，以确保膜与电极的结合牢固。
通过以上步骤，可以成功制备出具有良好性能的钾离子选择电极，用于电解质分析等应用中。
在一实施例中，所述S3具体包括：
S31、对所述电极体的表面进行清洁，以去除表面的杂质；
具体的，使用去离子水和有机溶剂（如乙醇或丙酮）对电极表面进行彻底清洁，以去除表面的杂质、油污和氧化物。这样做的目的是确保电极表面干净，减少杂质对后续步骤的影响，并提高钾离子选择电极的稳定性和可靠性。
S32、对清洁后所述电极体的表面进行磨砂处理，使得所述电极体的表面具有预设粗糙度；
具体的，使用研磨纸或研磨棒对电极表面进行轻微的磨砂处理，通过粗糙化表面可以增加表面积和粘附力，磨砂处理可以采用机械研磨、化学蚀刻或喷砂等方法，使电极表面形成微小的凹凸结构，可以增加电极表面的表面积，有助于提高钾离子选择膜与电极体之间的结合力，同时也有利于增强电极与待测电解质之间的接触，从而提高电极的灵敏度和响应速度；并且，表面粗糙化可形成微观的凹凸结构可以增加物质在电极表面的扩散路径，从而促进了物质的传递和交换，提高了电极的传感性能。
所述预设粗糙度的设置需要根据电极体的材料来确定，在此不做具体限制，不同材料的电极体具有不同的表面特性和性质，因此需要针对具体材料选择合适的预设粗糙度，举例来说而非限定，如果电极体是金属材料，如铂、金或碳，通常需要较低的预设粗糙度，因为这些材料的表面本身已经相对光滑。在这种情况下，预设粗糙度可以在微米级别或更低。然而，如果电极体是玻璃碳等非金属材料，由于其表面本身相对较粗糙，可能需要更高的预设粗糙度来确保钾离子选择膜与电极体之间的良好结合。因此，预设粗糙度的设置应该根据电极体的材料特性以及后续工艺步骤的需求进行调整，以确保最终制备的钾离子选择电极具有优良的性能和稳定性。
S33、将所述电极体浸泡至活化剂中，进行化学活化处理，所述活化剂包括酸性活化剂和碱性活化剂中的一种，和/或，氧化剂；
具体的，将电极体浸泡至活化剂中，进行化学活化处理。化学活化可以改善电极表面的化学性质，增加活性位点的密度，从而提高电极的电化学性能和稳定性，所述活化剂的类型根据电极体的材料以及所需的活化效果确定，酸性活化剂如硫酸、盐酸适用于金属电极体，可以去除表面氧化物或其他杂质，提高电极的导电性和活性；碱性活化剂如氢氧化钠、氢氧化钾通常用于非金属电极体，能够清洁表面并增强其活性。氧化剂如过氧化氢、高锰酸钾可用于金属和非金属电极体，能够氧化表面物质并改变表面化学性质，提高电极的催化活性。在选择活化剂时，需要考虑到电极体的材料、所需的活化效果以及后续使用环境等因素。此外，活化剂的浓度、处理时间和温度等条件也需要根据具体情况进行调整，以达到最佳的活化效果。
进一步的，活化处理可以改变电极表面的电荷分布或化学性质，使得电极与待测离子之间的相互作用更加有效和特异，提高了电极的选择性和检测性能。通过活化处理，可以使得电极表面更加稳定，减少表面的不稳定因素，提高电极的耐久性和重复使用性，从而延长了电极的使用寿命。
S34、通过去离子水和氮气对活化处理后的电极体进行清洁和干燥处理；
通过去离子水和氮气对活化处理后的电极体进行清洁和干燥处理。这一步骤的目的是去除活化处理过程中可能残留的化学剂和杂质，确保电极表面的纯净度，并保证其在后续使用中的稳定性。
S35、将所述钾离子选择膜固定于清洁和干燥后的电极体上，得到钾离子选择电极；
具体的，将钾离子选择膜固定于清洁和干燥后的电极体上，得到钾离子选择电极。这一步骤是将制备好的钾离子选择膜与经过预处理的电极体紧密结合，确保膜的稳定性和可靠性，从而提高钾离子选择电极的性能和使用寿命。
在一实施例中，所述步骤S35具体包括：
S351、将自组装单层修饰物溶解至对应的溶剂中，得到修饰溶剂；
具体的，自组装单层修饰物通常是以固态形式存在的，需要将其溶解于适当的溶剂中，以便在后续步骤中对电极进行修饰，溶解自组装单层修饰物可以使其分子在溶液中解离并散布，为修饰电极表面做好准备，通过溶解修饰物，可以更好地控制修饰物的浓度和均匀性，有助于实现修饰层的均一性和稳定性。
其中，所述自组装单层修饰物具有特定功能基团，特定功能基团基于钾离子和/或所述钾离子选择电极的材料确定，具体而言，特定功能基团的选择应该使电极对钾离子具有良好的亲和性和选择性，进一步的，功能基团的化学性质应与电极表面相容，并且能够在所需的条件下稳定地与电极表面结合；
举例来说而非限定，对于钾离子选择电极，可以选择具有对钾离子有高度亲和性的功能基团，如冠醚类化合物，冠醚类化合物能够形成稳定的配位络合物，与钾离子之间形成强烈的配位作用，从而实现钾离子的高效选择性识别；
所述自组装单层修饰物也可以是硫基化合物，其具有良好的金属表面结合性，能够稳定地修饰电极表面。硫基化合物通常形成强健的金属-硫键，因此在修饰电极表面时可以提供较高的稳定性和耐久性；
所述自组装单层修饰物也可以是含有亲核取代反应活性的官能团：例如，卤代烷基、酯基等。这些官能团能够在修饰过程中与电极表面发生化学键形成，从而实现修饰层的稳固连接。
所述自组装单层修饰物也可以是具有稳定性和耐久性的功能基团：例如，醚键、硫醚键等。这些功能基团在电化学条件下能够保持稳定，同时对温度、溶剂和其他环境因素具有较好的耐受性。
S352、将所述电极体浸泡至所述修饰溶剂中，以在所述电极体的表面形成修饰层；
具体的，经过活化处理的电极体浸泡至修饰溶剂中，在一定时间内进行浸泡，修饰溶剂中溶解的修饰物分子会在电极表面吸附并自组装成单层结构，形成修饰层，从而赋予电极特定的功能和性能，修饰层的形成可以增强电极的特异性，提高其对特定离子的选择性，增强电极的稳定性和重复使用性。
S353、将所述钾离子选择膜固定于电极体的修饰层上，以得到所述钾离子选择电极。
将预先制备好的钾离子选择膜固定在修饰后的电极表面，通常采用涂覆或粘贴的方式将膜覆盖在电极表面，固定钾离子选择膜可以使其与修饰层充分接触，并且牢固地附着在电极表面上，确保离子的有效传递和检测，固定钾离子选择膜可以使电极具有更高的选择性和灵敏度，增强其在钾离子分析中的应用性能，提高其稳定性和重复使用性。
在另一实施例中，所述钾离子选择电极的制备方法包括以下步骤：
S01、将冠醚化合物、热塑性树脂、增塑剂和脂溶性盐混合，得到混合物；
S02、在高于热塑性树脂的软化或熔化温度下加热上述混合物使其熔化；
S03、使用挤出或热压成型的方法，将熔融的混合物制成膜状产品，得到钾离子选择膜；
S04、将所述钾离子选择膜固定于电极体上，得到钾离子选择电极。
为了对不同成分和配比的钾离子选择膜组装成电极的斜率、准确度、精密度进行测试，本发明实施例按照表1所示的配比称取各组分溶于溶剂中制备感应膜液，上述表1如下所示：
表1 钾离子选择膜组分配比表
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在表1中，冠醚1以第一结构式1的基团作为第一基团，以第二结构式1的基团作为第二基团；冠醚2以第一结构式1的基团作为第一基团，以第二结构式2的基团作为第二基团；冠醚3以第一结构式1的基团作为第一基团，以第二结构式3的基团作为第二基团；
冠醚4以第一结构式2的基团作为第一基团，以第二结构式1的基团作为第二基团；冠醚5以第一结构式2的基团作为第一基团，以第二结构式2的基团作为第二基团；冠醚6以第一结构式2的基团作为第一基团，以第二结构式3的基团作为第二基团；
冠醚7以第一结构式3的基团作为第一基团，以第二结构式1的基团作为第二基团；冠醚8以第一结构式3的基团作为第一基团，以第二结构式2的基团作为第二基团；冠醚9以第一结构式3的基团作为第一基团，以第二结构式3的基团作为第二基团；
冠醚10以第一结构式4的基团作为第一基团，以第二结构式1的基团作为第二基团；冠醚11以第一结构式4的基团作为第一基团，以第二结构式2的基团作为第二基团；冠醚12以第一结构式4的基团作为第一基团，以第二结构式3的基团作为第二基团；
在具体实验中，制备钾离子感应膜的步骤包括：
根据表1中给出的配比精确称取冠醚化合物、脂溶性盐、热塑性树脂和增塑剂，将上述各组分溶解在选定的有机溶剂中；在室温通风橱下，将溶剂添加到溶质中；加入干净的磁子，并用封口膜密封容器；将容器放置在磁力搅拌机上，以500-600 rpm的速度搅拌溶液，搅拌时间为12小时，确保各组分充分混合均匀；将搅拌均匀的溶液倒入聚四氟乙烯（PTFE）材料的平面皿中，以确保溶液能够在干净的条件下缓慢挥发，让溶液中的溶剂在室温下挥发48小时，直到形成膜状物，挥发后得到的膜即为所需的钾离子选择膜；
随后，将不同配比制备的钾离子选择膜组装成电极，对斜率、准确度、精密度进行测试，在对本发明组合物制备的膜材料的电极性能进行评估的过程中，采用了以下设备和方法：
测试条件：
测量实验是在含有氯化钾的水溶液中进行的，以模拟钾离子在水相环境中的行为。
测试覆盖了从10-1M到10^-5M的氯化钾浓度范围，以评估电极在不同浓度下的性能。
所有测量均在恒温条件下进行，确切温度控制在25°C，以保证实验数据的一致性和可比性。
性能评估参数：
斜率：测量电极响应的Nernst斜率，这是电极对浓度变化的灵敏度的指标。理想情况下，这个值接近理论值59.16 mV/decade。
准确度：评估电极读数与已知浓度的实际值之间的偏差，以百分比表示，准确度越高，表明电极读数越接近真实值。
精密度：测试电极读数的重复性。较低的精密度值表明电极具有较好的一致性和可靠性。
根据上述测试条件进行测试，得到的测试结果如表2所示；
表2 测试结果表
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表1和表2列出了从实验例1到实验例37的多个实验，每个实验号对应不同的组分配比，通过比较表1和表2，可以看出不同组分配比对电极性能的影响，斜率表示电极对钾离子浓度变化的敏感性。Nernst方程预测的理论斜率在25℃时约为59.16 mV/decade；
准确度表示电极读数与实际钾离子浓度之间的偏差。理想情况下，准确度接近0%，而表中的值通常低于1.5%，这表明通过上述钾离子选择膜制备的电极具有较好的准确性；
精密度表示电极读数的重复性，较低的精密度值表示高重复性，表中的值通常低于1.5%，这表明通过上述钾离子选择膜制备的电极的读数是可靠的；
表2中，实验例8、10、17、21、29和30的斜率值为59，与理论值相当接近。这些实验例的准确度和精密度都非常低，显示了良好的性能，但电极的性能不仅考虑斜率，准确度和精准度也需要考虑，实验例1的斜率接近59.16 mV/decade，并且具有较佳的准确度和精密度。
综上所述，本实施例2提供的钾离子选择电极，特定的冠醚化合物被设计来优化对钾离子的选择性，意味着它可以更有效地从样品中区分钾离子和其他离子，如钠离子。脂溶性盐和热塑性树脂的加入增加了膜的疏水性，这有助于防止膜在水性或含水环境中溶解，从而提高电极的耐用性和稳定性；由于材料的稳定性和对钾离子的高选择性，电极的有效使用寿命可能得到显著延长，这在长期监测或连续使用的情况下尤为重要。
实施例3
基于实施例2所述的钾离子选择电极，本发明实施例3还提供了一种电解质分析仪，包括任一项所述的钾离子选择电极。
由于实施例2的电极对钾离子具有高选择性，所以可以提供准确的钾测量，这对于需要高精度监测钾水平的医疗诊断和研究至关重要，电极的设计允许快速响应钾离子的变化，这意味着电解质分析仪可以实时监测样品中的钾离子浓度变化；电极的疏水性和化学稳定性保证了在长期连续监测中的可靠性，降低了因电极损坏或性能下降而频繁更换的需求。
综上所述，本发明实施例提供的钾离子载体、钾离子选择电极及电解质分析仪，通过过改进冠醚化合物的结构，以提高钾离子选择电极的稳定性和选择性，特别是通过引入两个通过桥接单元相连的苯并-15冠-5醚单元，苯并-15冠-5的尺寸和三维结构能够与钾离子的大小匹配得相对较好，使得它可以高效地与钾离子形成络合物，相比较小的冠醚如12-冠-4，苯并-15冠-5更适合于与钾离子的络合，因为其腔径更接近钾离子的最优配合尺寸，并且苯并-15-冠5具有更高的选择性，从而减少了与钠离子等其他离子的交叉响应；
进一步的，苯并-15冠-5的苯环部分增加了整个分子的疏水性，有助于提高电极膜的整体疏水性，从而减少水分子的干扰，增强了钾离子选择电极的稳定性和使用寿命，并且苯并-15冠-5化学结构提供较高的化学稳定性，使得冠醚化合物不易在存储或使用过程中分解，进一步提升了电极的稳定性和可靠性；
最后，苯并-15冠-5的结构允许通过在苯环上引入功能基团来进一步调整其性质，冠醚化合物对钾离子的电势响应与引入的功能基团的性质有关，这可能允许通过选择不同的基团来调整电极的响应范围和灵敏度，适应不同的测量需求。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钾离子选择电极，其特征在于，包括：钾离子选择膜，其中，所述钾离子选择膜包括冠醚化合物、脂溶性盐、增塑剂以及热塑性树脂；
所述冠醚化合物的结构式如下所示：
在上述结构式中，A为第一基团，B为第二基团，所述第一基团和所述第二基团不同，所述第一基团为环烷基团或芳香基团，所述第二基团为芳香基团或酰胺基团，所述冠醚化合物对钾离子的电势响应值与所述第一基团和所述第二基团存在相关性；
所述第一基团的结构式为以下结构式中的一种：
，/>，/>，；
式中，R1~R4为氢原子或烷基；
所述第二基团的结构式为以下结构式中的一种：
，/>，/>；
所述脂溶性盐的结构式为：
在上述结构式中，X1、X2、X3、X4为氢原子、卤素原子、烷基或卤代烷基中的一种或多种，Y1、Y2、Y3和Y4为1-5的整数，M为碱金属；
所述脂溶性盐包括四苯硼酸钾、四（4-氯苯基）硼酸钾、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钾、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠、四-(4-叔丁基苯基)硼酸钾、四-(4-异丙基苯基)硼酸钾、四(4-异丙基苯基)硼酸钠、四(对氟苯基)硼酸锂或四(五氟苯基)硼酸锂中的至少一种；
所述钾离子选择膜中各组分的质量百分比分别为：0.1%~5%的所述冠醚化合物、0.1%~5%的所述脂溶性盐、15%~30%的所述热塑性树脂、60%~84.8%的所述增塑剂。
2.根据权利要求1所述的钾离子选择电极，其特征在于，所述脂溶性盐为四苯硼酸钾，所述第一基团的结构式如下所示：
其中，R1~R4为氢原子或烷基，所述第二基团的结构式如下所示：
。
3.一种钾离子选择电极的制备方法，用于权利要求1-2任一项所述的钾离子选择电极，其特征在于，所述制备方法包括：
将0.1%~5%的所述冠醚化合物、0.1%~5%的所述脂溶性盐、15%~30%的所述热塑性树脂、60%~84.8%的所述增塑剂溶解预设有机溶剂中，得到混合溶液，其中，所述有机溶剂包括四氢呋喃、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基氧胺、苯或甲苯；
将所述混合溶液涂抹在一个平板的上表面，并蒸发所述有机溶剂，以得到钾离子选择膜；
将所述钾离子选择膜固定于电极体上，得到钾离子选择电极。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述钾离子选择膜固定于电极体上，得到钾离子选择电极，包括：
对所述电极体的表面进行清洁，以去除表面的杂质；
对清洁后所述电极体的表面进行磨砂处理，使得所述电极体的表面具有预设粗糙度，其中，所述预设粗糙度基于所述电极体的材料确定；
将所述电极体浸泡至活化剂中，进行化学活化处理，其中，所述活化剂包括酸性活化剂和碱性活化剂中的一种，和/或，氧化剂；
通过去离子水和氮气对活化处理后的电极体进行清洁和干燥处理；
将所述钾离子选择膜固定于清洁和干燥后的电极体上，得到钾离子选择电极。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述钾离子选择膜固定于清洁和干燥后的电极体上，得到钾离子选择电极，包括：
将自组装单层修饰物溶解至对应的溶剂中，得到修饰溶剂，其中，所述自组装单层修饰物具有特定功能基团，所述特定功能基团基于钾离子和/或所述电极体的材料确定；
将所述电极体浸泡至所述修饰溶剂中，以在所述电极体的表面形成修饰层；
将所述钾离子选择膜固定于电极体的修饰层上，以得到所述钾离子选择电极。
6.一种电解质分析仪，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的钾离子选择电极。
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