[发明专利]一种传导层材料及其利用传导层材料制备固体接触式离子选择性电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于纳米材料的固体接触式离子选择性电极，具体的说是一种传导层材料及其利用传导层材料制备固体接触式离子选择性电极的方法。

背景技术

离子选择性电极是化学传感器的一个重要分支，此类电极自上世纪九十年代末以来已成为化学传感器领域的新热点，已广泛应用于全血、血清、尿、组织、细胞内液及其稀释液中各种电解质离子的直接测定。固体接触式离子选择性电极作为新一代的离子选择性电极，与传统液体接触式电极相比，具有易于小型化和产业化、可以随意位置放置、不需要特别维护保养等优点，已成为电位型传感器研究的新热点。

纳米材料由于其具有优异的电化学性能，已广泛应用于电化学传感器领域。目前，已有诸多纳米材料如石墨烯、碳纳米管、富勒烯以及介孔碳等用作固体接触式离子选择性电极传导层材料，构建出了性能优异的固体接触式离子选择性电极。然而，需要指出的是目前所构建的纳米材料传导层存在两个问题：

1.为了实现纳米材料在金属导体表面均匀覆盖，纳米材料溶液需反复多次涂覆于金属导体表面，这极大地增加了构建纳米材料传导层的繁琐程度；

2.涂敷于金属导体表面的纳米材料由于缺乏粘滞力，因而易于从金属导体表面脱落，造成纳米材料传导层不耐用。

目前虽有人曾报道掺杂了聚氯乙烯(PVC)的纳米材料可以实现简单且耐用纳米材料传导层的构建，然而由于PVC导电性能差这将会使得纳米材料离子-电子转导能力变差，从而影响固体接触式离子选择性电极的响应性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传导层材料及其利用传导层材料制备固体接触式离子选择性电极的方法。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为：

一种传导层材料，传导层材料为离子液体与纳米材料的混合物；其中，混合物中离子液体含量为0.1％-99％(质量分数)。

所述的离子液体为咪唑类、吡啶类、季铵类、季鏻类、吡咯烷类或哌啶类离子液体。

所述咪唑类离子液体为二取代咪唑型离子液体-N-甲基咪唑类、二取代咪唑型离子液体-N-乙烯基咪唑类或三取代咪唑型离子液体；所述吡啶类离子液体为一取代吡啶型离子液体或二取代吡啶型离子液体；所述季铵类离子液体为四甲基铵四氟硼酸盐、四甲基铵六氟磷酸盐、四甲基铵双三氟甲磺酰亚胺盐或三丁基甲基铵四氟硼酸盐；季鏻类离子液体为碘化甲基三丁基膦、甲基三丁基膦磷酸二甲酯盐或甲基三丁基膦硫酸二甲酯盐；吡咯烷类离子液体为N-甲基、丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺、氯化N-甲基、丁基吡咯烷或N-甲基，乙基吡咯烷对甲苯磺酸盐；哌啶类离子液体为N-甲基,乙基哌啶六氟磷酸盐、碘化N-甲基,丙基哌啶或N-甲基,丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐。

所述的纳米材料为石墨烯、石墨烯衍生物、碳纳米管、碳纳米管衍生物、富勒烯、介孔碳、金纳米颗粒、银纳米颗粒或铂纳米颗粒。

一种利用传导层材料制备固体接触式离子选择性电极的方法，以离子液体与纳米材料的混合物作为固体接触式离子选择性电极的传导层材料层，将其涂敷于金属导体表面，后涂敷离子选择性膜材料，从而实现基于纳米材料的固体接触式离子选择性电极的构建。

具体为：

1)将纳米材料与离子液体的混合物搅拌混匀，后将所得混合物涂敷于金属导体表面；其中，混合物中离子液体含量为0.1％-99％(质量分数)；

2)将离子选择性敏感膜材料涂敷于纳米传导层表面，从而实现简单耐用的基于纳米材料的固体接触式离子选择性电极的构建。

所述的金属导体材料为玻碳、铂、金、银、铜或铁。

所述固体接触式离子选择性电极为固体接触式铅离子选择性电极、铜离子选择性电极、铁离子选择性电极、铬离子选择性电极、钠离子选择性电极、钾离子选择性电极、铵根离子选择性电极、钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、氯离子选择性电极、溴离子选择性电极、碳酸根离子选择性电极或磷酸根离子选择性电极。

所述的离子液体为咪唑类、吡啶类、季铵类、季鏻类、吡咯烷类或哌啶类离子液体。

所述的纳米材料为石墨烯、石墨烯衍生物、碳纳米管、碳纳米管衍生物、富勒烯、介孔碳、金纳米颗粒、银纳米颗粒或铂纳米颗粒。

本发明的优点在于：

1.本发明采用离子液体与纳米材料的混合物作为固体接触式离子选择性电极的传导层材料，利用离子液体提供良好的粘滞力以及纳米材料提供优越的离子/电子转导能力，构建简单耐用的纳米材料传导层，实现固体接触式离子选择性电极纳米材料传导层的构建，将离子选择性膜材料涂敷于纳米传导层表面，从而实现简单耐用的基于纳米材料的固体接触式离子选择性电极的构建。