專利名稱：金汞齊微電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金汞齊微電極，尤其是涉及一種主要適用于測(cè)量海水和沉積物的金汞齊微電極與制備方法以及在環(huán)境測(cè)量中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在電化學(xué)分析中，伏安極譜技術(shù)普遍使用滴汞或懸汞電極，這種汞電極通常由液態(tài)汞通過密封裝置在氮?dú)獾尿?qū)動(dòng)下進(jìn)入連接的玻璃毛細(xì)管懸垂而成，用起來很不方便和不安全，且汞滴廢液可能污染環(huán)境。由于容易脫落，液態(tài)的滴汞或懸汞電極不適合于測(cè)量如沉積物之類的泥介質(zhì)樣品，這限制了伏安極譜技術(shù)的應(yīng)用范圍。為了突破這一限制，電化學(xué)工作者們?cè)噲D把汞滴電鍍?cè)阢K電極、金電極或銥電極上，但由于技術(shù)問題，所得到的汞電極往往不能應(yīng)用于環(huán)境沉積物介質(zhì)。在中國，金電極的制作方法已有詳細(xì)文獻(xiàn)介紹，但是金汞齊微電極，特別是適用于測(cè)量海水和沉積物氧化還原化學(xué)成分的，直徑為25μm至100μm的金汞齊微電極，至今沒有人研究過。研究海洋沉積物中的溶解氧滲透深度，錳和鐵的生物地球化學(xué)過程迫切需要一種性能穩(wěn)定的金汞齊微電極。公開號(hào)為CN1257843的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種用普通玻璃封接金屬金制備金電極，采用普通玻璃，在氫氧火焰中熔融玻璃，玻璃管內(nèi)部真空減壓，由于大氣壓作用使玻璃緊密包裹住金絲。金絲封接好后，玻璃管內(nèi)留出的金絲用導(dǎo)電膠與金屬導(dǎo)線連接，包壁玻璃管端頭通過研磨露出盤狀金電極。公開號(hào)為CN1306204的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種金電極的制作方法。該方法是在金的表面涂一薄層硅橡膠密封膠，然后將該涂有一薄層硅橡膠密封膠的金材料固定在電極套的孔中或殼體的刻槽內(nèi)，待硅橡膠密封膠固化后即制得金電極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有的汞電極不能用于測(cè)量環(huán)境沉積物介質(zhì)的問題，提供一種主要適用于測(cè)量沉積物氧化還原化學(xué)成分的金汞齊微電極與制備方法及其在環(huán)境測(cè)量中的應(yīng)用。
本發(fā)明所說的金汞齊微電極設(shè)有玻璃管，在玻璃管內(nèi)的下部設(shè)置直徑為25～100μm的金絲，在玻璃管內(nèi)的上部設(shè)置銀線引出端，金絲的上端與銀線引出端的下端由灰銀導(dǎo)電膠連接，在玻璃管頂部由環(huán)氧樹脂膠密封并固定銀線引出端，在金絲的下端表面鍍有汞膜。
所說的玻璃管選用硼硅酸玻璃管。
本發(fā)明所說的金汞齊微電極的制備方法其步驟為1)采用直徑為25～100μm的高純度(＞99.99％)金絲在玻璃管中制成金電極，金電極尖端磨平并拋光成一光滑圓盤，金電極另一端通過灰銀導(dǎo)電膠連接銀線作為引出端；2)通過電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜，形成金汞齊電極。
用電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜的步驟為1)將金電極放在純水中用超聲波清洗10～20s，再用0.01～0.1M稀硝酸清洗干凈；2)將清洗過的金電極放在0.1M Hg(NO3)2/0.03M HNO3的電解液中，在電勢(shì)為相對(duì)于飽和甘汞電極-0.10V的條件下持續(xù)2～5min，電鍍電流為50～90nA；3)為了保證汞膜在金表面吸附牢固，再把電極置于1M NaOH溶液中，相對(duì)于鉑電極外加-9.0～-12.0V的直流電壓并通電流100～200μA，持續(xù)20～50s，這一電化學(xué)極化過程在還原H+和Na+離子的同時(shí)促使汞金緊密結(jié)合成為金汞齊。采用光學(xué)顯微鏡，可觀察到在直徑為100μm的金圓盤上有一層厚在30～50μm的光亮汞膜。
本發(fā)明研究了金汞齊微電極及其制備方法，并利用伏安極譜方法，將它應(yīng)用于測(cè)量海洋沉積物及生物膜的溶解氧，Mn2+，F(xiàn)e2+和S2-氧化還原化學(xué)成分。
本發(fā)明所說的金汞齊微電極可直接插入海水或沉積物中測(cè)量溶解氧，Mn2+，F(xiàn)e2-，S2-等化學(xué)成分。測(cè)量時(shí)采用三電極電化學(xué)工作池裝置，以金汞齊微電極作為工作電極，以鉑電極作為對(duì)電極，以飽和甘汞電極作為參考電極，利用方波伏安法，以60mV/s的速率負(fù)向掃描相對(duì)于飽和甘汞-0.10～-1.70V的電勢(shì)范圍，可同時(shí)測(cè)定多種氧化還原化學(xué)成分，其中電極反應(yīng)和最低檢測(cè)限濃度如表1所示。
表1



圖1為本發(fā)明所說的金汞齊微電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，金汞齊微電極設(shè)有硼硅酸玻璃管3，在玻璃管3內(nèi)的下部設(shè)置金絲5，金絲5的直徑為25～100μm，在玻璃管3內(nèi)的上部設(shè)置銀線引出端1，金絲5的上端與銀線引出端1的下端由灰銀導(dǎo)電膠4連接，在玻璃管3頂部由環(huán)氧樹脂膠2密封并固定銀線引出端1，在金絲5的下端表面鍍有汞膜6。
制備金汞齊微電極時(shí)，采用直徑為25μm的高純度(＞99.99％)金絲在玻璃管中制成金電極，金電極尖端磨平并拋光成一光滑圓盤，金電極另一端通過灰銀導(dǎo)電膠連接銀線作為引出端；通過電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜，形成金汞齊電極，具體步驟為將金電極放在純水中用超聲波清洗15s，再用0.05M稀硝酸清洗干凈；將清洗過的金電極放在0.1MHg(NO3)2/0.03M HNO3的電解液中，在電勢(shì)為相對(duì)于飽和甘汞電極-0.10V的條件下持續(xù)3min，最后電鍍電流為50nA；為了保證汞膜在金表面吸附牢固，再把電極置于1M NaOH溶液中，相對(duì)于鉑電極外加-10V的直流電壓并通電流150μA，持續(xù)20s，這一電化學(xué)極化過程在還原H+和Na+離子的同時(shí)促使汞金緊密結(jié)合成為金汞齊。采用光學(xué)顯微鏡，可觀察到在直徑為100μm的金圓盤上有一層厚度約為30μm的光亮汞膜。
利用伏安極譜方法，可將其應(yīng)用于測(cè)量海洋沉積物及生物膜的溶解氧，Mn2+，F(xiàn)e2+和S2-氧化還原化學(xué)成分。
實(shí)施例2制備金汞齊微電極時(shí)，與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于采用直徑為50μm的高純度(＞99.99％)金絲在玻璃管中制成金電極，金電極尖端磨平并拋光成一光滑圓盤，金電極另一端通過灰銀導(dǎo)電膠連接銀線作為引出端；通過電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜，形成金汞齊電極，具體步驟為將金電極放在純水中用超聲波清洗16s，再用0.01M稀硝酸清洗干凈；將清洗過的金電極放在0.1MHg(NO3)2/0.03MHNO3的電解液中，在電勢(shì)為相對(duì)于飽和甘汞電極-0.10V的條件下持續(xù)4min，最后電鍍電流為75nA；為了保證汞膜在金表面吸附牢固，再把電極置于1M NaOH溶液中，相對(duì)于鉑電極外加-11V的直流電壓并通電流170μA，持續(xù)30s，這一電化學(xué)極化過程在還原H+和Na+離子的同時(shí)促使汞金緊密結(jié)合成為金汞齊。
實(shí)施例3制備金汞齊微電極時(shí)，與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于采用直徑為75μm的高純度(＞99.99％)金絲在玻璃管中制成金電極，金電極尖端磨平并拋光成一光滑圓盤，金電極另一端通過灰銀導(dǎo)電膠連接銀線作為引出端；通過電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜，形成金汞齊電極，具體步驟為將金電極放在純水中用超聲波清洗10s，再用0.08M稀硝酸清洗干凈；將清洗過的金電極放在0.1M Hg(NO3)2/0.03M HNO3的電解液中，在電勢(shì)為相對(duì)于飽和甘汞電極-0.10V的條件下持續(xù)4min，最后電鍍電流為80nA；為了保證汞膜在金表面吸附牢固，再把電極置于1M NaOH溶液中，相對(duì)于鉑電極外加-12V的直流電壓并通電流100μA，持續(xù)50s。
實(shí)施例4制備金汞齊微電極時(shí)，與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于采用直徑為100μm的高純度(＞99.99％)金絲在玻璃管中制成金電極，金電極尖端磨平并拋光成一光滑圓盤，金電極另一端通過灰銀導(dǎo)電膠連接銀線作為引出端；通過電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜，形成金汞齊電極，具體步驟為將金電極放在純水中用超聲波清洗20s，再用0.1M稀硝酸清洗干凈；將清洗過的金電極放在0.1M Hg(NO3)2/0.03M HNO3的電解液中，在電勢(shì)為相對(duì)于飽和甘汞電極-0.10V的條件下持續(xù)5min，最后電鍍電流為90nA；為了保證汞膜在金表面吸附牢固，再把電極置于1MNaOH溶液中，相對(duì)于鉑電極外加-9V的直流電壓并通電流200μA，持續(xù)40s。
權(quán)利要求
1.金汞齊微電極，其特征在于設(shè)有玻璃管，在玻璃管內(nèi)的下部設(shè)置直徑為25～100μm的金絲，在玻璃管內(nèi)的上部設(shè)置銀線引出端，金絲的上端與銀線引出端的下端由灰銀導(dǎo)電膠連接，在玻璃管頂部由環(huán)氧樹脂膠密封并固定銀線引出端，在金絲的下端表面鍍有汞膜。
2.如權(quán)利要求1所述的金汞齊微電極，其特征在于玻璃管選自硼硅酸玻璃管。
3.如權(quán)利要求1所述的金汞齊微電極的制備方法，其特征在于其步驟為1)采用直徑為25～100μm，純度＞99.99％的金絲在玻璃管中制成金電極，金電極尖端磨平并拋光成一光滑圓盤，金電極另一端通過灰銀導(dǎo)電膠連接銀線作為引出端；2)通過電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜，形成金汞齊電極。
4.如權(quán)利要求3所述的金汞齊微電極，其特征在于用電化學(xué)方法在金電極上電鍍一層汞膜的步驟為1)將金電極放在純水中用超聲波清洗10～20s，再用0.01～0.1M稀硝酸清洗干凈；2)將清洗過的金電極放在0.1M Hg(NO3)2/0.03M HNO3的電解液中，在電勢(shì)為相對(duì)于飽和甘汞電極-0.10V的條件下持續(xù)2～5min，電鍍電流為50～90nA；3)再把電極置于1M NaOH溶液中，相對(duì)于鉑電極外加-9.0～-12.0V的直流電壓并通電流100～200μA，持續(xù)20～50s，使汞金緊密結(jié)合成為金汞齊。
全文摘要
金汞齊微電極及其制備方法，涉及一種金汞齊微電極，尤其是涉及一種主要適用于測(cè)量海水和沉積物的金汞齊微電極與制備方法以及在環(huán)境測(cè)量中的應(yīng)用。提供一種主要適用于測(cè)量沉積物氧化還原化學(xué)成分的金汞齊微電極與制備方法及其在環(huán)境測(cè)量中的應(yīng)用。設(shè)有玻璃管，在玻璃管內(nèi)的下部設(shè)置直徑為25～100μm的金絲，在玻璃管內(nèi)的上部設(shè)置銀線引出端，金絲的上端與銀線引出端的下端由灰銀導(dǎo)電膠連接，在玻璃管頂部由環(huán)氧樹脂膠密封并固定銀線引出端，在金絲的下端表面鍍有汞膜?？芍苯硬迦牒Ｋ虺练e物中用于測(cè)量海洋沉積物及生物膜的溶解氧，Mn
文檔編號(hào)G01N27/30GK1731166SQ200510091889
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者許昆明 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)