專利名稱：絲網(wǎng)印刷電極及制備工藝和傳感器及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可快速檢測(cè)水中重金屬含量的絲網(wǎng)印刷電極及制備工藝和絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器及傳感器用于檢測(cè)重金屬鉛含量的方法，屬于分析儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉛(Pb2+)是自然界中存在的一種有害重金屬離子，對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、造血機(jī)能和男性生殖系統(tǒng)等都有危害，尤其危害大腦正處于發(fā)育階段的兒童。為此，世界衛(wèi)生組織規(guī)定水中的Pb2+含量不能超過(guò)10μg/L。Pb2+的測(cè)定方法有雙硫腙比色法、原子吸收法、等離子體質(zhì)譜和電化學(xué)方法等；其中以質(zhì)譜法最為靈敏，檢測(cè)限可達(dá)1.0×10-3μg/L，火焰原子吸收法的檢出限可達(dá)1.0μg/L，電化學(xué)溶出法的靈敏度介于原子吸收法和質(zhì)譜法之間，且儀器易于小型化，操作簡(jiǎn)便，適用于野外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有毒重金屬離子，因此該法日益引人關(guān)注。
溶出伏安分析的高靈敏度是源于痕量金屬在工作電極表面的富集作用，采用合適的掃描方法，溶出伏安分析不僅可以提供重金屬濃度，也可以分析重金屬的化學(xué)形態(tài)。近年來(lái)，溶出伏安分析在重金屬的測(cè)量方面得到較快發(fā)展，新的傳感器技術(shù)替代了傳統(tǒng)的滴汞電極，免除了除氧等步驟，手持型的溶出伏安分析儀也得到了迅速商業(yè)化。其中，汞膜電極溶出法是最有效的測(cè)Pb2+方法之一，但由于汞具有環(huán)境毒性，研究人員采用了金膜、銀膜、鉑膜和碳膜修飾電極來(lái)替代汞膜電極。
電化學(xué)傳感器的實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)閷?shí)際樣本的復(fù)雜性，傳感器存在著“電極中毒”的現(xiàn)象，使傳感器的表面容易受到破壞，因此，近年來(lái)普遍研究一次性傳感器以消除檢測(cè)過(guò)程對(duì)于電極本身的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低且檢測(cè)靈敏度高的絲網(wǎng)印刷電極及制備工藝和傳感器及檢測(cè)方法。它是一種電極，這種電極采用絲網(wǎng)印刷工藝制備，飲用差分脈沖陽(yáng)極溶出伏安分析，可以快速檢測(cè)水中痕量鉛Pb，可以用于湖泊、水庫(kù)、河流、污水廠等的重金屬污染快速監(jiān)測(cè)，也可以用于蔬菜等重金屬殘留、血鉛的快速檢測(cè)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種絲網(wǎng)印刷電極，包括一印制電極的基片、基片上印制的外部絕緣層和至少兩根電極引線，所述的基片上還印制有三個(gè)電極，分別為一個(gè)金電極、一個(gè)碳電極和一個(gè)Ag/AgCl電極，各電極對(duì)應(yīng)連接有一電極引線。
所述的基片上還印制有一電極規(guī)范層，該層位于電極和絕緣層之間。
一種如上所述絲網(wǎng)印刷電極的制備工藝是首先選取基片清潔并干燥耐熱；然后印制電極引線；接著烘干基片，依次用碳糊漿料印制碳電極并烘干、Ag/AgCl漿糊印制Ag/AgCl電極并烘干和金漿料印制金電極并烘干；再接著采用光固絕緣漿印制電極規(guī)范層并用紫外光固化；最后采用光固絕緣漿印制電極絕緣層并用紫外光固化。
所述的金電極印制過(guò)程中，烘干溫度為60-80度，時(shí)間15-30分鐘，碳電極以及Ag/AgCl電極印制過(guò)程中，烘干溫度為100-150度，時(shí)間8-15分鐘。
所述的金電極印制過(guò)程，烘干溫度為70度，時(shí)間20分鐘，碳電極以及Ag/AgCl電極印制過(guò)程中，烘干溫度為120度，時(shí)間10分鐘。
一種采用如上所述絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器，它至少包括一絲網(wǎng)印刷電極和一外部結(jié)構(gòu)，絲網(wǎng)印刷電極與外部結(jié)構(gòu)固定連接，在印刷電極與外部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有一T型檢測(cè)空腔。
所述的外部結(jié)構(gòu)為固定在絲網(wǎng)印刷電極一側(cè)的補(bǔ)強(qiáng)板和另一側(cè)的上蓋和支撐架，所述的T型空腔設(shè)置在支撐架上。
一種利用如上所述傳感器用于檢測(cè)重金屬鉛含量的方法，采用方波伏安分析法，首先，將所述的傳感器與電化學(xué)分析儀器相連；其次，將代測(cè)樣本與0.1M HCl在5mL試管中混合形成檢測(cè)溶液；最后，將傳感器電極下端浸入溶液開(kāi)始方波伏安分析法。
所述的檢測(cè)溶液的混合比例為0.8-1ml的代測(cè)樣本、3-5ml的去離子水和5ml0.1M的HCL溶液；所述的方波伏安法分析參數(shù)為穩(wěn)定電壓+0.5V 30妙，富集電位-0.5V 120妙，平衡時(shí)間30妙，方波幅度28mV，電位步進(jìn)值3 mV，頻率15Hz，工作電位窗口-0.5-+0.2V。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有絲網(wǎng)印刷電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方法簡(jiǎn)便、成本低，用該絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器檢測(cè)方法操作方便、檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明絲網(wǎng)印刷電極結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹如圖1所示，本發(fā)明所述的絲網(wǎng)印刷電極，包括一印制電極的基片7、基片上印制的外部絕緣層2和至少2根電極引線1，所述的基片上還印制有3個(gè)電極，分別是一個(gè)金電極4、一個(gè)碳電極5和一個(gè)Ag/AgCl電極6，各電極對(duì)應(yīng)連接有一電極引線，所述的基片上還印制有一電極規(guī)范層3，該層位于電極和絕緣層之間。
所述的絲網(wǎng)印刷電極的加工工藝是首先選取基片7清潔并干燥耐熱，基片為PET基片；然后印制電極引線1；接著烘干基片7，依次用碳糊漿料印制碳電極5并烘干，烘干溫度為100-150度，時(shí)間8-15分鐘、Ag/AgCl漿糊印制Ag/AgCl電極6并烘干，烘干溫度為100-150度，時(shí)間8-15分鐘，金漿料印制金電極4并烘干，烘干溫度為60-80度，時(shí)間15-30分鐘；再接著采用光固絕緣漿印制電極規(guī)范層3并用紫外光固化；最后采用光固絕緣漿印制電極絕緣層2并用紫外光固化。
為了達(dá)到最佳的烘干效果，所述的金電極4印制過(guò)程，烘干溫度為70度，時(shí)間20分鐘，碳電極(5)以及Ag/AgCl電極6印制過(guò)程，烘干溫度為120度，時(shí)間10分鐘。
如圖2所示，用絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器，它至少包括一絲網(wǎng)印刷電極10和一外部結(jié)構(gòu)，絲網(wǎng)印刷電極10與外部結(jié)構(gòu)采用粘合劑固定連接，在印刷電極10與外部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一T型檢測(cè)空腔12，所述的外部結(jié)構(gòu)為固定在絲網(wǎng)印刷電極一側(cè)的補(bǔ)強(qiáng)板11和另一側(cè)的上蓋8和支撐架9，所述的T型空腔12設(shè)置在支撐架9上。
本發(fā)明傳感器用于檢測(cè)重金屬鉛含量的方法，采用方波伏安分析法，首先，將所述的傳感器與電化學(xué)分析儀器相連；其次，將代測(cè)樣本與0.1M HCl在5mL試管中混合形成檢測(cè)溶液，溶液的混合比例為0.8-1ml的代測(cè)樣本、3-5ml的去離子水和5ml0.1M的HCL溶液；最后，將傳感器電極下端浸入溶液開(kāi)始方波伏安分析法，伏安法分析參數(shù)為穩(wěn)定電壓+0.5V 30妙，富集電位-0.5V 120妙，平衡時(shí)間30妙，方波幅度28mV，電位步進(jìn)值3mV，頻率15Hz，工作電位窗口-0.5-+0.2V。
實(shí)施例檢測(cè)自來(lái)水中加標(biāo)試樣中的Pb采用CHI660A電化學(xué)分析儀(CHI公司)，其中碳電極漿料為日本Jujo，金漿料、AgCl和絕緣漿料為Acheson，PET基片來(lái)自保定樂(lè)凱膠片廠。取嘉興地區(qū)自來(lái)水樣，配制0～30×10-6g/LPb離子的一系列加標(biāo)溶液。按照本發(fā)明所述方法，進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，可以得到如下圖中的方波伏安曲線，Pb離子濃度標(biāo)定，讀取-0.24V電位時(shí)的峰電流，Pb離子濃度采用公式C＝A×I，其中I是電流10-6A，C是鉛離子濃度，單位10-6g/L。A是校準(zhǔn)系數(shù)，
典型值為0.01。
結(jié)果表明，該方法線性區(qū)間為0～50×10-6g/L，靈敏度0.08 A/g L-1，檢測(cè)精度0.5×10-6g/L。對(duì)10×10-6g/L進(jìn)行10次重復(fù)試驗(yàn)，表明誤差小于10％。
權(quán)利要求
1.一種絲網(wǎng)印刷電極，包括一印制電極的基片、基片上印制的外部絕緣層和至少兩根電極引線，其特征在于所述的基片(7)上還印制有三個(gè)電極，分別為一個(gè)金電極(4)、一個(gè)碳電極(5)和一個(gè)Ag/AgCl電極(6)，各電極對(duì)應(yīng)連接有一電極引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絲網(wǎng)印刷電極，其特征在于所述的基片(7)上還印制有一電極規(guī)范層(3)，該層位于電極和絕緣層之間。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的絲網(wǎng)印刷電極的制備工藝，其特征是首先選取基片(7)清潔并干燥耐熱；然后印制電極引線(1)；接著烘干基片(7)，依次用碳糊漿料印制碳電極(5)并烘干、Ag/AgCl漿糊印制Ag/AgCl電極(6)并烘干和金漿料印制金電極(4)并烘干；再接著采用光固絕緣漿印制電極規(guī)范層(3)并用紫外光固化；最后采用光固絕緣漿印制電極絕緣層(2)并用紫外光固化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的絲網(wǎng)印刷電極的制備工藝，其特征在于所述的金電極(4)印制過(guò)程，烘干溫度為60-80度，時(shí)間15-30分鐘，碳電極(5)以及Ag/AgCl電極(6)印制過(guò)程，烘干溫度為100-150度，時(shí)間8-15分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絲網(wǎng)印刷電極的制備工藝，其特征在于所述的金電極(4)印制過(guò)程，烘干溫度為70度，時(shí)間20分鐘，碳電極(5)以及Ag/AgCl電極(6)印制過(guò)程，烘干溫度為120度，時(shí)間10分鐘。
6.一種用權(quán)利要求1或2所述的絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器，其特征在于至少包括一絲網(wǎng)印刷電極(10)和一外部結(jié)構(gòu)，絲網(wǎng)印刷電極(10)與外部結(jié)構(gòu)固定連接，在印刷電極(10)與外部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一T型檢測(cè)空腔(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于所述的外部結(jié)構(gòu)為固定在絲網(wǎng)印刷電極一側(cè)的補(bǔ)強(qiáng)板(11)和另一側(cè)的上蓋(8)和支撐架(9)，所述的T型空腔(12)設(shè)置在支撐架(9)上。
8.一種如權(quán)利要求6、7所述的傳感器用于檢測(cè)重金屬鉛含量的方法，它采用方波伏安分析法，其特征是首先，將所述的傳感器與電化學(xué)分析儀器相連；其次，將代測(cè)樣本與0.1M HCl在5mL試管中混合形成檢測(cè)溶液；最后，將傳感器電極下端浸入溶液開(kāi)始方波伏安分析法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測(cè)重金屬鉛含量的方法，其特征在于所述的檢測(cè)溶液的混合比例為0.8-1ml的代測(cè)樣本、3-5ml的去離子水和5ml0.1M的HCL溶液；所述的方波伏安法分析參數(shù)為穩(wěn)定電壓+0.5V 30妙，富集電位-0.5V 120妙，平衡時(shí)間30妙，方波幅度28mV，電位步進(jìn)值3mV，頻率15Hz，工作電位窗口-0.5-+0.2V。
全文摘要
一種絲網(wǎng)印刷電極，包括一印制電極的基片、基片上印制的外部絕緣層和至少兩根電極引線，其特征在于所述的基片上還印制有三個(gè)電極，分別為一個(gè)金電極、一個(gè)碳電極和一個(gè)Ag/AgCl電極，各電極對(duì)應(yīng)連接有一電極引線。一種絲網(wǎng)印刷電極的制備工藝是首先選取基片清潔并干燥耐熱；然后印制電極引線；接著烘干基片，依次用碳糊漿料印制碳電極并烘干、Ag/AgCl漿糊印制Ag/AgCl電極并烘干和金漿料印制金電極并烘干；再接著采用光固絕緣漿印制電極規(guī)范層并用紫外光固化；最后采用光固絕緣漿印制電極絕緣層并用紫外光固化。它具有絲網(wǎng)印刷電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方法簡(jiǎn)便、成本低，用該絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器檢測(cè)方法操作方便、檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K3/00GK101021503SQ20071006741
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者蔡強(qiáng), 孟凡國(guó), 周海夢(mèng), 胡衛(wèi)江, 李海龍 申請(qǐng)人:嘉興博泰生物科技發(fā)展有限公司, 浙江清華長(zhǎng)三角研究院