聚丙烯酰胺/聚乙烯醇水凝膠的制備及其在海洋在線監(jiān)測參比電極中的應(yīng)用

徐 瑞， 王思哲， 段晏文*

(武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430072)

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，不僅海洋在線監(jiān)測技術(shù)日益重要，而且開發(fā)具有長時間穩(wěn)定功能的電極傳感材料和器件也面臨機遇和挑戰(zhàn)[1,2]。目前在對海水的pH在線監(jiān)測，水質(zhì)分析，或者利用基于電極電位測量的生化、物理量的監(jiān)測技術(shù)中，仍然存在很多問題[3]。關(guān)于在線監(jiān)測傳感器的研究中，雖然Ir/IrO2、Ag/AgCl等成熟技術(shù)制作的電極可以作為海洋在線監(jiān)測傳感器的指示電極，但是參比電極卻一直存在很大的技術(shù)問題[4,5]。

傳統(tǒng)的參比電極是由參比電極和參比電解質(zhì)液體構(gòu)成，但這類電極無法應(yīng)用在海洋中，因為海水的壓力會使電極的結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞從而造成參比液的泄漏。目前開發(fā)出來了一些堅固的參比電極，但是都存在一些缺點，從而影響其電極電位。Nak-Hyun[6]等人研究了一種內(nèi)部是用固體電解質(zhì)填充，然后底部通過layer-by-layer的方法制作的PU膜形成離子通道的固體電極，其電位穩(wěn)定性很好，但使用條件比較苛刻。巴恒靜等[7]制作了一種可以在堿性環(huán)境中使用的固體參比電極，其內(nèi)部是通過聚丙烯酰胺(PAAm)的糊狀凝膠來保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，但是這種凝膠流動性太強，會膨脹，容易泄露。周海暉等[8]將PTFE、Al2O3和KCl粉末按照一定比例在研缽中充分研磨后壓制成薄片，然后鋪上AgCl粉末充當(dāng)固體電解質(zhì)制作成固體參比電極，但是不利于長期使用。利用吸滿參比液的水凝膠形成參比電極的內(nèi)環(huán)境來維持電極電位的穩(wěn)定，防止海水的擾動，防止微生物等其它生化物質(zhì)在電極界面的沉積，從而使其能夠長期在海水中進行在線監(jiān)測[9 - 11]。……