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    国    环    境    科    学 30 卷 

 

由图

1可知,磷酸盐电极在高Co/C比条件下有

更灵敏的响应及较低的检测下限

.在 Co/C 比 1:7 的

条件下

,H

2

PO

4

-

浓度为

10

-

5

~10

-

1

mol/L 范围电极的

平均响应斜率为

-41.69 mV/decade,因而在本实验

,所有电极特性均由Co/C比1:7的电极测量获得. 

2.2    电极的电动势(EMF)动态响应曲线及检测
下限

 
本研究中

,掺钴的丝网印刷电极在使用前,必

须先在

0.025mol/L 的 KHP 缓冲溶液中浸泡

15min,从而在电极表面形成一层氧化钴的敏感

;而后将电极浸泡在 10

-

4

mol/L 的 KH

2

PO

4

溶液

,直至工作电极与饱和银/氯化银参比电极之间

的电位稳定

.上述阶段为电极活化阶段,活化后电

极获得对

H

2

PO

4

-

的敏感性

[4]

 

0 200 400 600 800 1000 

1200 

1400 

160018002000

-0.55 

-0.50 

-0.45 

-0.40 

-0.35 

-0.30 

10

-

1

mol/L

10

-

2

mol/L

10

-

3

mol/L 

10

-

4

mol/L 

10

-

5

mol/L 

电压

(m

V) 

时间

(s) 

10

-

6

mol/L 

a.  动态响应特性 

 

 

-6 -5 -4 -3 -2

-1

-560 

-540 

-520 

-500 

-480 

-460 

-440 

-420 

-400 

-380 

-360 

-340 

电压

(mV

log[H

2

PO

4

-

](mol/L) 

拟合曲线

 

斜率为-

41.63mV/decade

R

2

=0.9984 

b.  电极标定曲线 

 

2  不同 KH

2

PO

4

浓度下

(pH 4.0)掺钴磷酸盐电极的动

态响应特性和标定曲线

 

Fig.2    Potentiometric response of the phosphate sensor in 

different concentrations of KH

2

PO

4

 at pH 4.0: dynamic 

measurement and calibration curve in the range of 

1×10

-

5

~0.1mol/L H

2

PO

4

-

 

2a 为掺钴电极对不同梯度 KH

2

PO

4

标液的

EMF 动态响应曲线,电极电位在约 60s 的时间内达
到稳定

.由图 2a 所绘制的标准线性曲线如图 2b 所

.可以看出在 KH

2

PO

4

浓度为

1×10

-

5

~0.1mol/L 范

围内

,电极对 H

2

PO

4

-

具有

Nernst 响应,响应斜率为

-

41.63mV/decade,检测下限为 5×10

-

6

 mol/L. 

大部分情况下

[11

-

13]

, H

2

PO

4

-

被认为是钴电极

响应最为灵敏的离子

.电极对梯度溶液的响应斜

率越大

,表明电极的敏感性越强.在 Xiao  等

[1]

研 究 中

, 钴 棒 对 H

2

PO

4

-

的 响 应 斜 率 为 -

55mV/ 

decade. 将 钴 棒 电 极 与 流 动 注 射 分 析 结 合 ,De 
Marco 等

[5]

获 得 的 对

H

2

PO

4

-

的 响 应 斜 率 为

-

58.7mV/decade; Parra 等

[6]

获得的对

H

2

PO

4

-

的响

应 斜 率 为 -

47mV/decade. 对 于 微 机 电 系 统

(MEMS)工艺制备的芯片式钴传感器,获得的对
H

2

PO

4

-

  的响应斜率约为-32.5mV/decade.本实验

中电极对

H

2

PO

4

-

的响应斜率为-

41.63mV/decade,

具有良好的灵敏性

此外

,研究还考察了掺钴丝网印刷电极对

H

2

PO

4

-

溶液响应信号的稳定性

.图 3 为 30min 时

间内电极对

10

−4

mol/L KH

2

PO

4

(pH4.0)溶液的响

应情况

,电极电压的波动幅度在 1mV 左右.与 Zou

[6]

报道的芯片式传感器相比较

,电极信号稳定

性相当

,且能够满足一次性电极的需求. 

 

0

500

1000 1500

2000

-450

-400

-350

电压

(m

V) 

时间

(s) 

 

3  磷酸盐电极在 10

−4

mol/L KH

2

PO

4

(pH4.0)溶液中的

长期电位响应特性

 

Fig.3    Long-term potentiometric response of the phosphate 

sensor in 10

−4

 mol/L KH

2

PO

4

 at pH4.0 

2.3    电极的重现性 

对于批量化生产

,特别是一次性电极的批量