基于TiN敏感膜的全固態(tài)pH電極的研究.pdf

1、pH值是水溶液最重要的物理化學(xué)參數(shù)之一，目前使用最廣泛的pH化學(xué)傳感器主要是各種玻璃電極。由于玻璃pH電極極易破碎，難以適用于強攪拌的工業(yè)過程體系：玻璃pH電極的玻璃敏感膜阻抗高達(dá)10<'0>Ω，容易造成電磁干擾；氫氟酸能強烈地侵蝕玻璃膜：玻璃pH電極在強堿性溶液中測量時會產(chǎn)生“鈉差”，此外，它還具有體積大、成本較高而難以微型化以及使用前需活化處理等缺點。因此，進(jìn)行各種新的或特殊用途的pH傳感器電極的研究、開發(fā)、應(yīng)用及其機理的探討引起了

2、眾多學(xué)者的興趣。其中有機聚合物敏感膜電極和金屬/金屬氧化物敏感膜電極引起廣泛關(guān)注，但前者由于有機聚合物膜本身的局限，壽命不長，強度也差，而金屬/金屬氧化物電極壽命長，強度高，可較好地克服玻璃電極的缺點，卻易受氧化還原體系的干擾。 氮化鈦具有硬度大、熔點高、耐磨、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定及導(dǎo)電性好等優(yōu)良性能，因此本工作以不銹鋼珠、鎢、鉬、鈦等材料作為基底，以氮化鈦為敏感膜制備了一系列的新型的全固態(tài)pH電極。該類電極對pH 2～12范圍

3、內(nèi)的H<'+>有良好的能斯特響應(yīng)，不銹鋼珠基底的氮化鈦膜電極的響應(yīng)斜率為-53.3mV/pH，鎢基底的氮化鈦膜電極的響應(yīng)斜率為-51.0 mV/pH，鉬基底的氮化鈦膜電極的響應(yīng)斜率為-49.5 mV/pH，而鈦基底的氮化鈦膜電極的響應(yīng)斜率為．39.0 mV/pH。電極表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，以不銹鋼珠為基底的氮化鈦pH電極的響應(yīng)性能最為理想，這表明電極的響應(yīng)性能與基底材料的選擇有關(guān)。將電極置于含1 mol/L氟離子的溶液中，待電極電

4、位達(dá)到相對穩(wěn)定后連續(xù)測定1 h，電位變化不超過2 mv，因此電極可以用于含氟體系的pH測定，是性能優(yōu)良的pH傳感器。 電化學(xué)交流阻抗作為一種靈敏而非破壞性的技術(shù)已成為研究電極過程及電極界面現(xiàn)象的一個強有力的手段，廣泛用于研究不同電化學(xué)體系，本文通過電化學(xué)交流阻抗譜進(jìn)一步研究了電極的響應(yīng)機理。氮化鈦是一種重要的過渡金屬氮化物，屬于具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物。該類化合物內(nèi)部存在間隙擴散，即由于擴散原子在點陣間隙之間的躍遷而導(dǎo)