一種過氧化氫微電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種過氧化氫微電極及其制備方法，制備的過氧化氫電極包括鉑絲工作電極、毛細(xì)玻璃管外殼、接線銅絲以及覆蓋在鉑絲尖端的醋酸纖維素膜。通過在過氧化氫微電極與標(biāo)準(zhǔn)飽和甘汞電極之間施加固定電壓即可使電極尖端發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的電流與待測體系中過氧化氫濃度成正比。本發(fā)明的過氧化氫微電極能夠?qū)崿F(xiàn)過氧化氫的原位在線連續(xù)監(jiān)測，分辨率高、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、對待測系統(tǒng)的干擾小、成本低廉。它能快速測定水體及多相復(fù)雜微環(huán)境中的過氧化氫濃度變化。在醫(yī)藥、食品及環(huán)境污水處理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種過氧化氫微電極及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微電極及其制備，特別是一種過氧化氫電極及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]過氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑，其水溶液在醫(yī)療殺菌、食品消毒及環(huán)境治理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。過氧化氫的氧化能力很大程度受到其濃度的影響，因此過氧化氫濃度的確定是其應(yīng)用過程中必不可少的步驟。測定溶液中過氧化氫濃度的常規(guī)方法是高錳酸鉀滴定法。高錳酸鉀滴定法耗時(shí)長，效率低，從采樣固定到滴定整個(gè)過程易受多種因素的干擾，且投加藥劑多，成本較高。更重要的是，高錳酸鉀滴定法無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部原位在線分析，也無法測定多相復(fù)雜環(huán)境(如生物膜微環(huán)境)內(nèi)的過氧化氫濃度變化情況。這使得該方法在應(yīng)用上受到了較大的限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種新型的過氧化氫微電極及其制備方法，該過氧化氫電極能夠進(jìn)行過氧化氫的連續(xù)在線原位檢測，具有很高的分辨率及靈敏度，且無藥劑投加，成本低廉。
[0004]本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
一種過氧化氫微電極，包括一根由鉬絲制成的工作電極、毛細(xì)玻璃管、醋酸纖維素膜和銅絲；所述的毛細(xì)玻璃管包裹在工作電極外側(cè)，工作電極的尖端附著有醋酸纖維素膜，工作電極的末端設(shè)有連接電路的銅絲；
所述的鉬絲純度為99.99%，尖端直徑小于10 μ m ;
所述的毛細(xì)玻璃管為Schott 8533玻璃管；
上述過氧化氫微電極的制備方法，包括下列步驟:
I)在鉬絲與碳棒之間加6v直流電壓，在26.7 g/L氰化鉀溶液中對鉬絲尖端1-2 cm長度進(jìn)行電腐蝕，使得鉬絲尖端處直徑小于10 μ m0
[0005]2)將處理過的鉬絲放入毛細(xì)玻璃管中，將該毛細(xì)玻璃管固定在加熱線圈附近，接通加熱線圈電源，使毛細(xì)玻璃管融化并在重力作用下均勻包裹鉬絲前端。
[0006]3)使用磨針儀將包裹在鉬絲尖端的毛細(xì)玻璃管磨平，使鉬絲尖端裸露。
[0007]4)利用熱風(fēng)槍融化毛細(xì)玻璃管內(nèi)的焊錫，將鉬絲末端與銅絲連接起來，銅絲長度以伸出毛細(xì)玻璃管I cm，方便電路連接。
[0008]5)在銅絲與碳棒之間加6ν直流電壓，在氰化鉀溶液中再次對鉬絲尖端進(jìn)行腐蝕，使鉬絲尖端縮進(jìn)毛細(xì)玻璃管外殼約3飛μ m,以更好的固定醋酸纖維素膜。
[0009]6)將鉬絲先后放入超純水及丙酮中分別超聲5 min，晾干。
[0010]7)將鉬絲尖端在5% (w/w)的醋酸纖維素丙酮溶液中蘸一下，使尖端被醋酸纖維素膜包裹，隔塵放置24 h。
[0011]有益效果本發(fā)明制備的過氧化氫氧微電極體積小、分辨率高、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高，適用范圍廣，制備方法簡單，成本低廉。在醫(yī)藥、食品及環(huán)境處理等領(lǐng)域的宏觀及微觀研究有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)制作了過氧化氫微電極，用以測定液態(tài)及多相復(fù)雜微環(huán)境中的過氧化氫濃度水平及變化情況。
[0013]將本發(fā)明制備的過氧化氫微電極與標(biāo)準(zhǔn)飽和甘汞電極同時(shí)放入待測樣品中，并施加0.8 V的電壓，利用皮安計(jì)測定由此產(chǎn)生的電流。電流值的大小與體系內(nèi)過氧化氫濃度成正比。
[0014]與傳統(tǒng)氧化還原滴定法相比，過氧化氫微電極具有分辨率高、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。且不需要精密的化學(xué)分析，因此測定結(jié)果準(zhǔn)確，重復(fù)性好，系統(tǒng)誤差非常小。更重要的是，電化學(xué)測試方法可以實(shí)現(xiàn)原位在線連續(xù)監(jiān)測。過氧化氫微電極尖端極細(xì)，不僅能夠?qū)λw進(jìn)行監(jiān)測，還能對如生物膜內(nèi)部等各種微元環(huán)境的過氧化氫進(jìn)行測定，且對過氧化氫的消耗極少，在連續(xù)監(jiān)測過程中不會影響體系內(nèi)部的過氧化氫水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為過氧化氫微電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為過氧化氫微電極測定系統(tǒng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，按照本發(fā)明的技術(shù)方案制備的一種過氧化氫微電極，包括一根由鉬絲I制成的工作電極、包裹鉬絲I的毛細(xì)玻璃管2、附著在鉬絲I尖端的醋酸纖維素膜3和鉬絲I末端連接電路的銅絲4。
[0018]所述的鉬絲純度為99.99%，尖端直徑小于10 μ m。所述的毛細(xì)玻璃管為Schott8533玻璃管。
[0019]上述過氧化氫微電極按以下方式進(jìn)行制作:
I)將一根直徑為0.1 mm,純度為99.99%的鉬絲1，與浸沒在26.7 g/L氰化鉀溶液中的碳棒連接，在鉬絲I與碳棒之間加6v直流電壓,對鉬絲I尖端1-2 cm長度進(jìn)行電腐蝕，使得鉬絲I尖端處直徑小于10 μ m。
[0020]2)將處理過的鉬絲I放入毛細(xì)玻璃管2中，將該毛細(xì)玻璃管2固定在加熱線圈附近，接通加熱線圈電源，使毛細(xì)玻璃管2融化并在重力作用下均勻包裹鉬絲I前端。
[0021]3)使用磨針儀將包裹在鉬絲I尖端的毛細(xì)玻璃管2磨平，使鉬絲I尖端裸露。
[0022]4)利用熱風(fēng)槍融化毛細(xì)玻璃管2內(nèi)的焊錫，將鉬絲末端與銅絲4連接起來，銅絲4長度以伸出毛細(xì)玻璃管I cm為宜，方便電路連接。
[0023]5)在銅絲4與碳棒之間加6v直流電壓，在氰化鉀溶液中再次對鉬絲I尖端進(jìn)行腐蝕，使鉬絲I尖端縮進(jìn)毛細(xì)玻璃管2外殼約3飛μ m,以更好的固定醋酸纖維素膜3。
[0024]6)將鉬絲I先后放入超純水及丙酮中分別超聲5 min,晾干。
[0025]7)將鉬絲I尖端在5% (w/w)的醋酸纖維素丙酮溶液中輕輕蘸一下，使尖端被醋酸纖維素膜3包裹，隔塵放置24 h。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明制備的過氧化氫微電極5的使用過程為:將過氧化氫微電極5固定在三維微操儀6上，三維微操儀6用來控制過氧化氫微電極5的空間位置，可以實(shí)現(xiàn)幾微米的步進(jìn)。將過氧化氫微電極5與標(biāo)準(zhǔn)飽和甘汞電極7—同插入待測樣品8內(nèi)。過氧化氫微電極5與標(biāo)準(zhǔn)飽和甘萊電極7末端連接帶電壓輸出的皮安計(jì)9。給過氧化氫微電極5施加+0.8 V的直流電壓，并使用帶電壓輸出的皮安計(jì)9記錄產(chǎn)生的電流。所得數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端電腦10上進(jìn)行記錄分析。終端電腦10所記錄的電流值與待測體系中過氧化氫濃度成正比，在測定之前需對過氧化氫微電極5進(jìn)行標(biāo)定。方法是使用已知濃度的過氧化氫溶液進(jìn)行上述步驟的測定，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種過氧化氫微電極，包括一根由鉬絲制成的工作電極、毛細(xì)玻璃管、醋酸纖維素膜和銅絲；其特征在于:所述的毛細(xì)玻璃管包裹在工作電極外側(cè)，工作電極的尖端附著有醋酸纖維素膜，工作電極的末端設(shè)有連接電路的銅絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過氧化氫微電極，其特征在于:所述的鉬絲純度為99.99%，尖端直徑小于10 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過氧化氫微電極，其特征在于:所述的毛細(xì)玻璃管為Schott 8533 玻璃管。
4.如權(quán)利要求1所述的一種過氧化氫微電極的制備方法，其特征在于:包括下列步驟: 1)在鉬絲與碳棒之間加6v直流電壓，在26.7 g/L氰化鉀溶液中對鉬絲尖端1-2 cm長度進(jìn)行電腐蝕，使得鉬絲尖端處直徑小于10 μ m ; 2)將處理過的鉬絲放入毛細(xì)玻璃管中，將該毛細(xì)玻璃管固定在加熱線圈附近，接通加熱線圈電源，使毛細(xì)玻璃管融化并在重力作用下均勻包裹鉬絲前端； 3)使用磨針儀將包裹在鉬絲尖端的毛細(xì)玻璃管磨平，使鉬絲尖端裸露； 4)利用熱風(fēng)槍融化毛細(xì)玻璃管內(nèi)的焊錫，將鉬絲末端與銅絲連接起來，銅絲長度以伸出毛細(xì)玻璃管I cm，方便電路連接； 5)在銅絲與碳棒之間加6v直流電壓，在氰化鉀溶液中再次對鉬絲尖端進(jìn)行腐蝕，使鉬絲尖端縮進(jìn)毛細(xì)玻璃管外殼約3飛μ m,以更好的固定醋酸纖維素膜； 6)將鉬絲先后放入超純水及丙酮中分別超聲5min，晾干； 7)將鉬絲尖端在5%(w/w)的醋酸纖維素丙酮溶液中蘸一下，使尖端被醋酸纖維素膜包裹，隔塵放置24 h。
【文檔編號】G01N27/30GK104391024SQ201410667268
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】林君, 辛青, 高秀敏, 逯鑫淼 申請人:杭州電子科技大學(xué)