一种微型pH传感器的制备方法与应用

• 摘要：

  本发明涉及一种微型pH传感器的制备方法与应用,具体提出了传感电极,包括:玻璃毛细管,所述玻璃毛细管两端开口设置;和电化学探针,所述电化学探针修饰在所述玻璃毛细管一端开口的内壁;其中,修饰有电化学探针的所述玻璃毛细管一端开口的直径为8~12微米.该传感电极能够在微米孔道内实现离子的调控,进而实现待测物质(如氢离子)的高灵敏检测,具备良好的鲁棒性,可以与多种电化学仪器联用,从而用于环境、生理、病理或者细胞等复杂环境中的在线分析检测.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN201911101224.0

• 申请日期：

  2019.11.12

• 公开/公告号：

  CN110927228A

• 公开/公告日：

  2020-03-27

• 发明人：

  毛兰群 张凯林 于萍

• 申请人：

  中国科学院化学研究所

• 主分类号：

  G01N27/30(2006.01),G,G01,G01N,G01N27

• 分类号：

  G01N27/30(2006.01),G01N27/48(2006.01),A61B5/1473(2006.01),A61B5/145(2006.01),G,A,G01,A61,G01N,A61B,G01N27,A61B5,G01N27/30,G01N27/48,A61B5/1473,A61B5/145

• 主权项：

  1.一种传感电极,其特征在于,包括: 玻璃毛细管,所述玻璃毛细管两端开口设置;和 电化学探针,所述电化学探针修饰在所述玻璃毛细管一端开口的内壁; 其中,修饰有电化学探针的所述玻璃毛细管一端开口的直径为8~12微米. 2.根据权利要求1所述的传感电极,其特征在于,所述电化学探针为聚咪唑. 3.一种制备权利要求1~2任一项所述的传感电极的方法,其特征在于,包括: 提供玻璃毛细管,所述玻璃毛细管两端开口,所述玻璃毛细管一端开口的直径为8~12微米,将所述直径为8~12微米的一端开口置于含有引发剂的溶液中进行浸渍处理,以便获得内壁修饰有引发剂的玻璃毛细管; 将所述内壁修饰引发剂的玻璃毛细管上的引发剂与催化剂和N-乙烯基咪唑水溶液进行聚合反应,以便获得所述电极. 4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述含有引发剂的溶液为含有2-溴-2-甲基-N-[3-(三乙氧基硅烷基)丙基]丙酰胺的乙腈溶液; 任选地,所述含有引发剂的溶液中,所述引发剂的质量分数为3~7％; 任选地,所述N-乙烯基咪唑水溶液中,所述N-乙烯基咪唑的体积与所述水的体积的比为1:8~12; 任选地,所述催化剂为溴化亚铜和五甲基二乙烯三胺; 任选地,所述N-乙烯基咪唑、所述溴化亚铜和所述五甲基二乙烯三胺的摩尔比为95~105:3~7:13~17,优选100:5:15; 任选地,所述浸渍处理的时间为20~30h; 任选地,所述聚合反应是在无氧和氮气保护的条件下进行的; 任选地,所述聚合反应是在温度为65~75℃的条件下进行20~30h. 5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述浸渍处理后,进一步包括: 将浸渍处理后的所述玻璃毛细管依次用乙腈、乙醇和水进行清洗处理. 6.一种电化学传感器,其特征在于,包括: 权利要求1~2任一项所述传感电极或权利要求3~5任一项所述的方法制备的传感电极. 7.根据权利要求6所述的电化学传感器,其特征在于,进一步包括: 缓冲液,所述缓冲液填充在所述玻璃毛细管内; 工作电极,所述工作电极的至少一部分与所述缓冲液接触; 参比电极,所述参比电极的至少一部分用于与待测样本接触; 外电源,所述外电源设置在所述工作电极和所述参比电极之间,所述外电源与所述工作电极和所述参比电极相连; 电信号检测器,所述电信号检测器设置在所述工作电极和所述传感电极之间,所述电信号检测器与所述工作电极和所述传感电极相连; 任选地,所述缓冲液为磷酸缓冲液,所述磷酸缓冲液的pH为7; 任选地,所述工作电极和所述参比电极的至少之一为Ag/AgCl丝. 8.一种检测待测样本电信号的方法,其特征在于,包括: 将权利要求1~2任一项所述的传感电极或权利要求3~5任一项所述的方法制备的传感电极插入所述待测样本中; 将工作电极的至少一部分与缓冲液进行接触,将参比电极的至少一部分与所述待测样本进行接触,所述工作电极和所述参比电极之间设置有外电源,所述工作电极和所述传感电极之间设置有电信号检测器,所述缓冲液填充在所述玻璃毛细管内; 基于所述电信号检测器输出的电信号数值,确定所述待测样本的电信号; 其中: 所述外电源施加在所述工作电极上的电压为阶跃电压. 9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述阶跃电压为循环正压和负压,一个循环周期包括: 施加电压 恒压时间 正压 0~2V 0.001s~20s 负压 -0V~-1V 0.001s~20s 优选地,所述一个循环周期包括: 施加电压 恒压时间 正压 1V 0.2s 负压 -0.4V 0.2s . 10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述阶跃电压的频率为1000~0.05Hz; 任选地,所述待测样本中含有浓度为10-5.8~10-8mol/L的氢离子.