[发明专利]一种SPEEK/IL夹层结构参比电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种SPEEK/IL夹层结构参比电极及其制备方法和应用。参比电极本体端部设有SPEEK/IL夹层结构；所述的SPEEK/IL夹层结构包括两层SPEEK/IL复合膜和一层SPEEK膜，所述SPEEK膜层位于SPEEK/IL夹层结构的最外层。参比电极表面覆盖的SPEEK/IL有机半透膜对氢离子以外的离子具有隔离作用，尤其对离子尺寸较小的硫离子具有良好的阻隔作用。本发明由于其结构紧凑，机械强度大，不易受干扰的特点，能够在在复杂的水质环境中工作不易受到氧化还原物质的干扰，适合长期的pH值的检测，在深海探测，化工等领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及离子选择性膜的制备技术领域，尤其涉及一种SPEEK/IL夹层结构参比电极及其制备方法和应用。

背景技术

pH值是海洋化学研究中的重要参数，海水pH的原位测量对海洋化学多个领域的研究具有显著意义。然而在深海高压环境下，尤其是在富含还原性物质的热液喷口附近，pH的原位测定非常困难。商业的Ag/AgCl参比电极外部大多为玻璃外壳，内有浓度恒定的饱和KCl溶液，在深海原位测量的过程中极易破损。金属电极能够在高温高压下正常工作，然而在有氧化还原性物质存在的情况下容易发生电位漂移，从而降低探测的精度。SPEEK薄膜具有良好的化学稳定性、耐高温特性及较高的电导率，伴随着磺酸基的引入，磺化度相应提高，较大地提高了膜的质子交换容量和离子导电性能，但是在极性的环境中SPEEK碳氟骨架侧链的磺酸基团往往会因为静电力吸引而呈簇状聚集，从而使磺酸基团与碳骨架之间出现微观相分离，导致硫离子等半径较小的粒子可以通过，具有氧化还原性的物质会在电极的表面产生假信号，影响探测的准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种SPEEK/IL夹层结构参比电极及其制备方法。

本发明首先提供了一种SPEEK/IL夹层结构参比电极，参比电极本体端部设有SPEEK/IL夹层结构；所述的SPEEK/IL夹层结构包括两层SPEEK/IL复合膜和一层SPEEK膜，所述SPEEK膜层位于SPEEK/IL夹层结构的最外层；其中，参比电极与内层SPEEK/IL复合膜间填充有离子液体层，两层SPEEK/IL复合膜之间、以及SPEEK/IL复合膜与SPEEK膜之间均各填充有一层离子液体层。

优选的，所述的SPEEK/IL复合膜为SPEEK/SiO_x/IL复合膜；即所述的SPEEK/IL夹层结构包括两层SPEEK/SiO_x/IL复合膜和一层SPEEK膜，所述SPEEK膜层位于SPEEK/IL夹层结构的最外层；其中，参比电极与内层SPEEK/SiO_x/IL复合膜间填充有离子液体层，两层SPEEK/SiO_x/IL复合膜之间、以及SPEEK/SiO_x/IL复合膜与SPEEK膜之间均各填充有一层离子液体层。

优选的，所述的参比电极本体为Ag/AgCl参比电极；所述SPEEK/IL夹层结构覆盖参比电极表面的AgCl。

所述的离子液体为[HOEtMIM][Cl]，其结构式如下：

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的有机盐，离子液体因具有不易挥发、导电性强、粘性大、蒸气压小、性质稳定、可设计性、对于很多物质有良好的溶解性及无污染等优点被称为“绿色溶剂”。本发明选用的羟基功能化离子液体([HOEtMIM][Cl])具有极强的导电性能。该离子液体中的咪唑基团既呈酸性也呈碱性，可以与SPEEK中的磺酸基团发生反应，降低使用过程中离子液体的流失从而增加复合膜的导电性。

磺化聚醚醚酮的分子结构如下所示：