中国环境科学

  2010,30(10)：1344~1348 

China  Environmental  Science 

 

一种基于钴的丝网印刷磷酸盐传感器研究

 

朱

    磊

1

,周小红

2

,施汉昌

1*

 

(1.清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 

100084；2.浙江清华长三角研究院,浙江  嘉兴 314006) 

 

摘要：采用丝网印刷技术制备用于水中磷酸盐检测的传感器

,其中,掺有钴粉的碳浆为工作电极,银/氯化银浆为参比电极.在 25℃下,对于用

pH 为 4.0 邻苯二甲酸氢钾(KHP)缓冲溶液配制的浓度梯度为 1×10

-

5

~0.1mol/L 的 KH

2

PO

4

溶液

,钴碳比为 1:7 磷酸盐丝网印刷电极有良好的

能斯特响应

,响应斜率为-41.63mV/decade,检测限为 5×10

-

6

mol/L,响应时间为 60s,稳定性较好.丝网印刷电极的重现性很好,测量同一溶液, 

同一钴碳比的丝网印刷电极的相对误差小于

1%,不同钴碳比的丝网印刷电极的相对误差小于 3.5%. 

关键词：磷酸盐传感器；钴粉；丝网印刷；电位测量法

 

中图分类号：

X132            文献标识码：A      文章编号：1000-6923(2010)10-1344-05 

 

A disposable cobalt-based phosphate sensor based on screen printing technology. ZHU Lei

1

, ZHOU Xiao-hong

2

, SHI 

Han-chang

1*

 (1.State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control, Department of 

Environmental Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；2.Yangtze Delta Region Institute of 
Tsinghua University, Jiaxing 314006, China). China Environmental Science, 2010,30(10)：1344~1348 
Abstract：A cobalt-based phosphate sensor was successfully fabricated by using the screen printing technology for the 
determination of phosphate concentration in the aqueous solution. The disposable sensor consisted of fully integrated 
cobalt (Co) electrode, which was a layer of carbon conductive ink (C) physically doped with Co powder, and Ag/AgCl 
reference electrode. At 25℃ and the Co/C ratio of 1:7, the cobalt-based phosphate sensor showed strong stability and 
phosphate-selective potential response was in the range of 1×10

-

5

 mol/L to 10

-

1

 mol/L, yielding a detection limit of 5×10

-

6

 

mol/L and a slope of -41.63 mV/decade in acidic solution (pH 4.0, potassium hydrogen phthalate buffer) for H

2

PO

4

-

.The 

response time of the screen-printed electrode was about 60s. The proposed screen printed sensor also exhibited significant 
reproducibility with a small repeated sensing deviation (i.e. relative standard deviation (R.S.D.)< 1%) on a single sensor 
and a small electrode-to-electrode deviation(i.e. R.S.D.<3.5%). 
Key words：phosphate sensor；cobalt powder；screen printing；potentiometry 

 
在磷酸盐的检测上

,离子选择性电极(ISE)是

常用的一种手段

.近来,随着电分析技术的发展,

磷酸盐离子选择性电极的开发有了很大的进
展

.1995 年,Xiao 等

[1]

首先提出金属钴作为敏感材

料

,在酸性条件下,对 H

2

PO

4

-

满足能斯特

(Nernst)

响应

.1996 年,Meruva 等

[2]

对该响应机理进一步

分析后认为

,金属钴对 PO

4

3

-

的响应取决于溶液

的

pH 值、离子强度、缓冲溶液和搅拌速率,并提

出混合响应电势的机理

,即首先在金属钴表面形

成氧化钴

,然后在不同 pH 值条件下,氧化钴与溶

液中的

PO

4

3

-

反应生成磷酸钴

,沉淀在电极表面,

通过测定响应电势的大小间接获得溶液中

PO

4

3

-

的浓度值

.但是,钴棒电极的响应受水中溶解氧的

影响较大

,检测限较高. 

丝网印刷电极以丝网印版作模具

,具有良好

的电化学性能和相对简单的制作工艺

,制作的电

极大小可以改变

,可以微型化和集成化,一致性好,

成本低廉

,易于大规模生产

[3

-

20]

.本研究采用一种

掺钴的丝网印刷电极

,测定水样中的磷酸盐浓度. 

1

   

实验部分

 

1.1    试剂与设备 

试剂

:所有的试剂均为分析纯,使用的是去离 

收稿日期：

2010-02-02 

基金项目：浙江省自然科学基金项目

(Y5080009) 

*  责任作者,  教授, hanchang@mail.tsinghua.edu.cn