一种铈(Ⅳ)离子选择性电极的制备和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于稀±电极制备技术领域，具体设及一种姉（IV)离子选择性电极的制 备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 姉是最重要的轻稀±元素之一，姉及其化合物广泛应用于还原剂、催化剂、合金添 加剂和着色剂等，同时也用于医药、制革、玻璃和纺织等工业。氣碳姉矿是姉的主要来源之 一，其成分W轻稀±元素为主，氣碳姉精矿一般含姉约50wt. %。目前氣碳姉矿的冶炼工艺主 要采用的是"氧化赔烧-硫酸浸出"法，矿中所含的姉被氧化成了四价，易于被硫酸浸出，W 四价态形式存在于浸出液中。对酸性浸出液中姉（IV)含量的检测目前主要采用滴定法、 分光光度法和原子吸收光谱法等。滴定法主要借是助于指示剂颜色的变化来检测终点，但 浸出液中存在许多杂质离子会干扰姉离子的测定，且人为原因、溶液摇晃程度等因素使滴 定终点误差较大，因此该分析方法在测量姉离子时，耗费时间长，试剂多，误差大。分光光度 法、原子吸收光谱法等，对实验室和仪器化程度要求高，操作复杂，费时，分析成本昂贵，难 W广泛应用。
[0003] 化学传感器是把被测量和控制对象的化学信息转换为与之有确定对应关系的电 信号W满足信息的传输、处理、变换和控制等要求的测量装置，具有实时、在线、远距离和自 动化连续监测的能力，并且在测定过程中不会破坏样品，为各类离子的测定提供了一种快 速便捷的方法。离子选择性电极是近代发展起来的一类新型的电化学传感器。它具有快速、 灵敏、测量设备简单，选择性高等特点，适用于连续自动分析，并能作为指示电极，W容量法 准确地测定多种离子。同时，它不受样品溶液的颜色，浑浊，悬浮物或粘度的影响，可用很少 量试液做到无损分析和原位测量。离子选择性电极一直受到科研人员的高度关注，已成功 应用于工业分析、环境监测、海洋污染监控、±壤分析、医疗等领域。
[0004] 将离子选择性电极应用于稀±领域，国内外学者进行了大量的研究工作，高坂 和铃木研制出一种新的使用二氧化姉膜的稀±离子选择电极，将该电极对溶液中的=价 铜、错、铺、错和锭获得约58毫伏的斜率，最佳抑范围为3-5. 5,领和错对电极没有干扰， 但碱金属的干扰很明显。Y.Takasak等用环氧树脂调制稀±氧化物涂于铜片或银片上制 成电极膜，M.P.chacharkar用阿拉代胶（araldite)调和草酸姉制膜，此类电极响应范围 为10 1-10 6mol/l，选择性欠佳，适宜抑范围窄。吴金兰等W功能高分子为活性材料，审U 成PVC膜礼电极，电极电位与礼离子活度的负对数成线性关系，斜率为52~59mV(室溫）、 电极对错、衫、钦离子有一定的选择性，内阻约1. 8M，适宜的抑范围为5. 2~6. 1，线性范围 10 2~10 6mol/l，检测下限为3. 2X10 6mol/l，响应迅速。王秀玲等W双安息香缩S乙四胺 怔BS]为中性载体，制备出一种对姉离子（III)具有电位响应特性的离子电极，在1X10 1 ~ 4X105mol/ 1范围呈近能斯特响应，斜率为32. 9mV(25°C)，检测下限为1.25X10 5mol/ 1〇
[0005] 国内外学者对稀±离子选择性电极的研究已取得了一些成果，但目前仍没有对于 姉（IV)离子选择性电极的研究。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的空白，本发明提供一种姉（IV)离子选择性电极的制备和使用方 法，目的是开发出一种选择性好、灵敏度高、测量浓度范围广的针对姉（IV)离子的电极。
[0007] 实现本发明目的的姉（IV)离子选择性电极的制备方法，按照W下步骤进行： (1) 将PVC(聚氯乙締）粉、活性剂、增塑剂和添加剂按照质量比（30-80mg): (10-35mg): (50-180mg): (1-lOmg)溶解于2-5ml四氨巧喃中，混合揽拌至溶液变成粘稠状，得到电极膜 溶液； (2) 将表面洁净的Pt片浸没于电极膜溶液中，Pt片表面涂覆满电极膜溶液于室溫下 放置l-24h风干，得到涂膜Pt片； (3) 将制得的涂膜Pt片与铜导线连接，得到姉（IV)离子选择性电极。
[0008]其中，所述的活性剂为二甲苯胺蓝II、P204或P507，增塑剂为邻苯二甲酸二下醋、 邻苯二甲酸二辛醋或邻硝基苯基辛基酸，添加剂为油酸、四苯棚钢或十六烷基=甲基漠化 锭。
[0009] 所述的涂膜Pt片上的膜厚为0. 1-lmm。
[0010] 本发明的姉（IV)离子选择性电极的使用方法是： (1) 在使用前将姉（IV)离子选择性电极置于超纯水中浸泡活化1~4h; (2) 配制一系列固定酸度的不同浓度的硫酸姉溶液，W饱和甘隶电极为参比电极，将姉 (IV)离子选择性电极与饱和甘隶电极一起浸入溶液中建立两电极体系，测定不同浓度的 硫酸姉溶液的电动势，绘制出姉（IV)离子选择性电极的电极电位姉（IV)离子浓度 的对数值Ig係]变化曲线，即电极响应曲线； (3) 将步骤（2)中的姉（IV)离子选择性电极与甘隶电极一起浸入任意未知浓度的硫 酸姉溶液中测定溶液的电动势，根据得到的电动势由电极响应曲线算出对应的姉（IV)离 子浓度的对数值，即测得未知浓度的硫酸姉溶液中姉（IV)离子浓度。
[0011] 其中，所述的固定酸度的不同浓度的硫酸姉溶液的酸度在0. 2-2mol/l，姉（IV)离 子浓度范围是10 5~0. 2mol/l。
[0012] 针对现有技术存在的问题，本发明的特点和有益效果是： 本发明的姉（IV)离子选择性电极的工作原理是：当电极插入含有姉（IV)离子的溶 液中时，姉（IV)离子和电极膜中的活性物质发生络合而改变两相界面的电荷分布，从而在 膜表面上产生膜电势，它与溶液中离子的活度（3i)的关系可用化rnst公式表示： 公=公+左IgSi 其中，是标准电极电位。
[0013] 本发明的离子选择性电极对姉（IV)离子具很强的选择性，S价稀±如La3\Ce3\Pr3%N(T，Sm3+等，其他如A13+，化3+，Zr4+等均不干扰测定。
[0014] 本发明具有如下特点和有益效果： (1)本发明具有选择性好、灵敏度高、检测速度快、检测准确、测量浓度范围广W及检测 设备简单等特点。
[0015] (2)本发明采用销片为基底，性质稳定，能应用于强酸性溶液。
[0016] (3)本发明的姉（IV)离子选择性电极的使用方法操作简单，不需要添加各种掩蔽 剂及指示剂，大大减少了试剂的消耗。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例1中的姉（IV)离子选择性电极的电极响应曲线； 图2为本发明实施例2中的姉（IV)离子选择性电极的电极响应曲线； 图3为本发明实施例3中的姉（IV)离子选择性电极的电极响应曲线。
【具体实施方式】 [001引 实施例1 本实施例的姉（IV)离子选择性电极的制备方法，按照W下步骤进行： (1) 将PVC(聚氯乙締)粉、活性剂、增塑剂和添加剂按照质量比30mg:10mg:50mg:Img 溶解于2ml四氨巧喃中，混合揽拌至溶液变成粘稠状，得到电极膜溶液； (2) 将表面洁净的Pt片浸没于电极膜溶液中，Pt片表面涂覆满电极膜溶液于室溫下 放置Ih风干，得到涂膜Pt片，涂膜Pt片上的膜厚为0. 1mm。
[0019] (3)将制得的涂膜Pt片与铜导线连接，得到姉（IV)离子选择性电极。
[0020] 其中，所述的活性剂为二甲苯胺蓝II、P204或P507，增塑剂为邻苯二甲酸二下醋、 邻苯二甲酸二辛醋或邻硝基苯基辛基酸，添加剂为油酸、四苯棚钢或十六烷基=甲基漠化 锭。
[0021] 本实施例的姉（IV)离子选择性电极的使用方法是： (1) 在使用前将姉（IV)离子选择性电极置于超纯水中浸泡活