Способ изготовления твердофазного ионоселективного электрода Советский патент 1982 года по МПК G01N27/30 

(5) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТВЕРДОФАЗНОГО ИОНОСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к технологии изготовления твердофазного ионо-, селективного электрода для ионометрии.

Известен способ изготовления твердофазного ионоселективного электрода, согласно которому медную проволоку специально окисляют, затем покрывают ионочувствительным стеклом. Этот способ не обеспечивает изготовление электрода со стабильными электрохимическими характеристиками электрода, так как внутренний полуэлемент окись меди не содержит соответствующий ион- носитель заряда и не обладает обратимостью по этому иону.

Известен способ изгртовления электродов, заключаюо1ийся в том, что на ионообменную мембрану наносят слой чистого металла (Си, Ag, Pt, Pd, Sn, Pb, Ni, Co, Та, Cr, Cd), a затем металлоорганическое соединение с последующим его восстановлениемtil

Однако этот способ отличается сложностью изготовления электрода и, кроме того, не обеспечивает получения электродов со стабильными электрохимическими характеристиками из-за отсутствия обратимого перехода от проводимости в структуре ионочувствительного стекла по иону щелочного металла к электронной проводимости в твердом внутреннем поtoлуэлементе сравнения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления ионоселективного электрода путем нанесения на ионочувствительную мембрану

15 связующего слоя электропроводного материала. Внутренний полуэлемент ионочувствительного электрода должен осуществлять переход от ионной проводимости мембраны к электронной

20 проводимости металлического токоотвода, т.е. он должен обладать как ионной, так и электронной проводимостью. Здесь в качестве внутренне39го г1олуэлемента используется коллоидное серебро с адсорбированными на нем ионами фтора, которое наносят на ионочувствительную мембрану на связке из поливинилхлорида 2, Однако примененные в качестве связующих органические полимерные материалы и в особенности поливинилхлорид обладают плохой адгезией к большинству неорганических веществ, таких, как стекло, керамика. В результате это приводит к нарушению контакта мембраны с внутренним полуэлементом, вследствие чего ухудшаются электрохимические характеристики электрода. Кроме того, технология приготовления электродов очень сложная и выполняется следующим образом в основном вручную: получение коллоидного серебра восстановлением нитрата серебра железом , отфильтроваиие на миллипоровомфильтре Synpor-8 промывание на фильтре 5%-ным раствором азотнокислого аммония; пептизирование осадка в дистиллированной воде; коагулирование -коллоид ного раствора серебра раствором нитрата аммония надпороговой концентрации; вторичное пептизирование коллоидного серебра в дистиллированной во де; повторная коагуляция KF и La(NOили AgNOiJ смешивание компаунда с 15%-ным раствором поливинилхлорида в циклогексане; нанесение компаунда со связкой на мембрану. Целью изобретения является упроще ние технологии изготовления и повышение стабильности электрода. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления твердофазного ионоселективного электрода путем нанесения на ионочупствительную мембрану слоя связую щего электропроводного материала, .связующий материал спекают с мембра ной при температуре 50-200 С и враще |Нии электрода со скоростью 6090 об/мин, причем связующий материал содержит смесь электропроводного материала и графита в следующем соотно шении, весД: Электропроводный материал 95-97 Коллоидный графит. 3-5 причем размер частиц коллоидного гра фита больше размера частиц электропроводного материала в 10-15 раз. 8 качестве ионо- и электропроводного материала может быть использована окисная бронза. Она представляет собой нестехиометрическое соединение типа M TyOjj где М - щелочной или щелочноземельный металл; Т катион переменной валентности из числа переходных металлов; О X 1J О X 3 Z - определяет электронейтральность соединения. Соединения этого типа обладают как ионной, так и электронной проводимостью, причем их соотношение зависит от химического и фазового состава. Это ,, дает возможность выбора широкого круга вещества для создания твердофазных внутренних полуэлементов с заданными свойствами, т.е. для селективного электрода с избирательностью к тому или иному иону может быть подобрана соответствующая окисная бронза , содержащая тот же ион, что и ион-носитель в мембране. Для повышения контактности композиционного материала полуэлемента вносится коллоидный графит, заполняющий пустоты между частицами бронзы, размер которых в 10-15 раз больше, чем размер частиц графита. Кроме того, графит обеспечивает надежную адгезию внутреннего полуэлемента с ионочувстйительной мембраной за счет высокой адсорбируемости на поверхности мембраны, По предлагаемому способу внутрь электрода помещается металлический токоотвод и вносится композиция из расчета нанесения на мембрану слоя 0,25 г/см , Композиция состоит из вес.% электропроводного материала и 3-5 вес.% коллоидного графита (сухой остаток). После этого электрод закрепляют на оси электромотора в держателе в горизонтальном положении. При вращении мотора со скоростью 60-90 об/мин и температуре 50-200°С электрод высушивается в течение АО-бО мин в сушильном шкафу. Нижний предел температуры термообработки взят, исходя из природы ионочувствительных мембран (полимерные, стеклянные и другие). Верхний предел обеспечивает высушивание и спекание материала с мембраной, не допуская при этом ухудшения его механических свойств, а также электродных свойств мембраны. Выпускаемый промышленностью и используемый.коллоидный графит обла