JPH0362226B2 - - Google Patents
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- JPH0362226B2 JPH0362226B2 JP61022508A JP2250886A JPH0362226B2 JP H0362226 B2 JPH0362226 B2 JP H0362226B2 JP 61022508 A JP61022508 A JP 61022508A JP 2250886 A JP2250886 A JP 2250886A JP H0362226 B2 JPH0362226 B2 JP H0362226B2
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- membrane
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- electrode
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はマグネシウムイオンセンサー、更に詳
細には、内部(標準)溶液を有しない固体型のマ
グネシウムイオンセンサーに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnesium ion sensor, and more particularly to a solid-state magnesium ion sensor without an internal (standard) solution.
従来、溶液中のマグネシウムイオン濃度を電極
電位応答で測定するセンサーとしてイオン選択性
電極が使用されている。イオン選択性電極は、そ
の電極内部構造から、(1) イオン選択性膜と内部
(標準)溶液及びその溶液に浸された内部参照電
極を内蔵するもの(バレル型液膜タイプ)、及び
(2) イオン選択性膜を導電性基体に直接被着した
膜構造のもの(膜被覆タイプ)に大別することが
できる。
Conventionally, an ion-selective electrode has been used as a sensor for measuring the magnesium ion concentration in a solution based on electrode potential response. Ion-selective electrodes are classified into two types based on their internal structures: (1) those that incorporate an ion-selective membrane, an internal (standard) solution, and an internal reference electrode immersed in the solution (barrel-type liquid membrane type);
(2) It can be broadly classified into membrane structures in which an ion-selective membrane is directly attached to a conductive substrate (membrane coating type).
ウイルヘルム.シモン(W.Simon)らは、(1)
のバレル型液膜タイプでマグネシウムイオン選択
性膜としてマグネシウムイオンに選択性を示すキ
ヤリヤー化合物を含有する膜を用いたマグネシウ
ムイオンセンサーについて報告している〔アナリ
テイカル・ケミストリー(Analytical
Chemistry)52,2400〜2402(1980);ヘルベチ
カ・ヒミカ・アクタ(Helv.Chim.Acta)63,
2271−2279(1980)〕。 Wilhelm. W.Simon et al. (1)
reported on a magnesium ion sensor using a barrel-type liquid membrane type membrane containing a carrier compound that exhibits selectivity for magnesium ions as a magnesium ion-selective membrane [Analytical Chemistry]
Chemistry) 52 , 2400-2402 (1980); Helvetica Himica Acta (Helv.Chim.Acta) 63 ,
2271-2279 (1980)].
しかしながら、(1)のバレル型液膜タイプの電極
は、内部液及び内部液室を有するため、一般に小
型化が困難であるという欠点を有する。一方、小
型化が可能と考えられている(2)の膜被覆タイプの
電極は、マグネシウムイオンセンサーに関する限
り知られていない。 However, since the barrel-type liquid film type electrode (1) has an internal liquid and an internal liquid chamber, it has the disadvantage that it is generally difficult to miniaturize. On the other hand, the membrane-coated electrode (2), which is thought to be possible to miniaturize, is unknown as far as magnesium ion sensors are concerned.
本発明者は、内部液及び内部液室を有しない固
体型のマグネシウムイオンセンサーについて鋭意
研究の結果、マグネシウムイオン選択性膜を導電
性基体の表面に直接被着してなる(2)のタイプの電
極は、実用上要求されるイオン選択性を得るた
めには膜厚を大きくする必要があり、応答速度が
遅い、溶液中の溶存酸素の影響を受け易い等の
点で満足すべきものではないことが明らかとなつ
た。そこで更に鋭意研究を重ねたところ、該イオ
ン選択性膜を導電性基体に直接被着せずに、可逆
的酸化還元機能を有する膜を介して被覆すれば小
型化可能で、かつ上記,等の欠点のない優れ
たセンサー特性を有するマグネシウムセンサーが
得られることを見出し、本発明を完成した。
As a result of intensive research on solid-state magnesium ion sensors that do not have an internal liquid or an internal liquid chamber, the present inventors discovered a type (2) in which a magnesium ion selective membrane is directly adhered to the surface of a conductive substrate. In order to obtain the ion selectivity required for practical use, electrodes must have a large film thickness, and are unsatisfactory in terms of slow response speed, susceptibility to the effects of dissolved oxygen in the solution, etc. It became clear. After conducting further research, we found that it is possible to downsize the conductive substrate by coating it with a membrane that has a reversible redox function instead of directly attaching the ion-selective membrane to the conductive substrate. The present invention has been completed based on the discovery that a magnesium sensor with excellent sensor characteristics without any oxidation can be obtained.
すなわち本発明は、マグネシウムイオン感応部
を備え、溶液中のマグネシウムイオン濃度を電極
電位応答で測定するマグネシウムイオンセンサー
であつて、該マグネシウムイオン感応部は導電性
基体の表面に可逆的酸化還元機能を有する被膜を
備え、更に該被覆の全体及びそれを越えて表面に
マグネシウムイオン選択性膜を被着してなること
を特徴とするマグネシウムイオンセンサーであ
る。マグネシウムイオン選択性膜がマグネシウム
イオンキヤリヤー物質を担持せしめた高分子膜で
ある。 That is, the present invention is a magnesium ion sensor that includes a magnesium ion sensitive part and measures the magnesium ion concentration in a solution by electrode potential response, and the magnesium ion sensitive part has a reversible redox function on the surface of a conductive substrate. This is a magnesium ion sensor characterized by comprising a coating having the above-mentioned properties, and further comprising a magnesium ion-selective membrane adhered to the entire surface of the coating and beyond the coating. The magnesium ion selective membrane is a polymer membrane carrying a magnesium ion carrier material.
本発明のマグネシウムイオンセンサーに使用さ
れる導電性基体としては、例えばベーサル・プレ
ーン・ピロリテイツク・グラフアイト(basal
plane pyrolytic graphite;以下、BPGという)、
グラツシーカーボン等の導電性炭素材料;金、白
金、銅、銀、パラジウム等の金属、特に貴金属又
はこれらの金属の表面に酸化インジウム、酸化ス
ズ等の半導体を被覆したものが挙げられる。就
中、導電性炭素材料が好ましく、BPGが特に好
ましい。 As the conductive substrate used in the magnesium ion sensor of the present invention, for example, basal plain pyrolitic graphite (basal
plane pyrolytic graphite (hereinafter referred to as BPG),
Conductive carbon materials such as glassy carbon; metals such as gold, platinum, copper, silver, and palladium, particularly noble metals, or materials whose surfaces are coated with semiconductors such as indium oxide and tin oxide. Among these, conductive carbon materials are preferred, and BPG is particularly preferred.
また、可逆的酸化還元機能を有する膜(以下、
酸化還元膜という)とは、これを導電性基体表面
に被着してなる電極が可逆的酸化還元反応によつ
て導電性基体に一定電位を発生しうるものであ
り、本発明においては特に酸素ガス分圧によつて
電位が変動しないものが好ましい。斯かる酸化還
元膜としては、例えばキノン−ヒドロキノン型
の酸化還元反応を行なうことができる有機化合物
膜若しくは高分子膜、アミン−キノイド型の酸
化還元反応を行なうことができる有機化合物若し
くは高分子膜等が好適なものとして挙げられる。
なお、ここでキノン−ヒドロキノン型の酸化還元
反応とは、重合体の場合を例にとれば、例えば次
の反応式で表わされるものをいう。 In addition, membranes with reversible redox functions (hereinafter referred to as
An oxidation-reduction film) refers to an electrode formed by adhering this film to the surface of a conductive substrate, which can generate a constant potential on the conductive substrate through a reversible oxidation-reduction reaction. It is preferable that the potential does not vary depending on the gas partial pressure. Examples of such a redox film include an organic compound film or polymer film capable of performing a quinone-hydroquinone type redox reaction, an organic compound or polymer film capable of performing an amine-quinoid type redox reaction, etc. are preferred.
Here, the quinone-hydroquinone type redox reaction refers to, for example, one expressed by the following reaction formula, taking the case of a polymer as an example.
(式中、R1,R2は例えば芳香族含有構造の化
合物を示す)
また、アミン−キノイド型の酸化還元反応と
は、前記同様重合体の場合を例にとれば、例えば
次の反応式で表わされるものをいう。 (In the formula, R 1 and R 2 represent, for example, a compound with an aromatic-containing structure.) In addition, the amine-quinoid type redox reaction is, for example, the following reaction formula, taking the case of a polymer as described above. refers to something expressed as
(−N=R3=)N−+H+,+e-
―――――――→
←―――――――
(−NH−R4))−o1NH−
(式中、R3,R4は例えば芳香族含有構造の化
合物を示す)
このような可逆的酸化還元機能を有する膜を形
成しうる化合物としては、例えば次の(a)〜(c)の化
合物が挙げられる。(−N=R 3 =)N−+H + ,+e - ――――――→ ←――――――― (−NH−R 4 ))− o1 NH− (In the formula, R 3 , R 4 represents, for example, a compound having an aromatic-containing structure.) Examples of compounds that can form a film having such a reversible redox function include the following compounds (a) to (c).
(式中、Ar1は芳香核、各R5は置換基、m2
は1ないしAr1の有効原子価数、n2は0ないし
Ar1の有効原子価数−1を示す)
で表わされるヒドロキシ芳香族化合物。 (In the formula, Ar 1 is an aromatic nucleus, each R 5 is a substituent, m 2
is 1 or the effective valence number of Ar 1 , n 2 is 0 or
A hydroxy aromatic compound represented by (representing the effective valence number of Ar 1 -1).
Ar1の芳香核は、例えばベンゼン核のように
単環のものであつても、アントラセン核、ピレ
ン核、クリセン核、ペリレン核、コロネン核等
のように多環のものであつてもよく、またベン
ゼン骨核のみならず複素環骨核のものであつて
もよい。置換基R5としては、例えばメチル基
等のアルキル基、フエニル基等のアリール基、
およびハロゲン原子等が挙げられる。具体的に
は、例えばジメチルフエノール、フエノール、
ヒドロキシピリジン、o−またはm−ベンジル
アルコール、o−、m−またはp−ヒドロキシ
ベンズアルデヒド、o−またはm−ヒドロキシ
アセトフエノン、o−、m−またはp−ヒドロ
キシプロピオフエノン、o−、m−またはp−
ベンジルフエノール、o−、m−またはp−ヒ
ドロキシベンゾフエノン、o−、m−またはp
−カルボキシフエノール、ジフエニルフエノー
ル、2−メチル−8−ヒドロキシキノリン、5
−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノン、4−
(p−ヒドロキシフエニル)2−ブタノン、1,
5−ジヒドロキシ−1,2,3,4−テトラヒ
ドロナフタレン、ビスフエノールA、サリチル
アニリド、5−ヒドロキシキノリン、8−ヒド
ロキシキノリン、1,8−ジヒドロキシアント
ラキノン、5−ヒドロキシ−1,4−ナフトキ
ノン等が挙げられる。 The aromatic nucleus of Ar 1 may be a monocyclic one such as a benzene nucleus, or a polycyclic one such as an anthracene nucleus, a pyrene nucleus, a chrysene nucleus, a perylene nucleus, a coronene nucleus, etc. Moreover, not only a benzene bone nucleus but also a heterocyclic bone nucleus may be used. Examples of the substituent R 5 include an alkyl group such as a methyl group, an aryl group such as a phenyl group,
and halogen atoms. Specifically, for example, dimethylphenol, phenol,
Hydroxypyridine, o- or m-benzyl alcohol, o-, m- or p-hydroxybenzaldehyde, o- or m-hydroxyacetophenone, o-, m- or p-hydroxypropiophenone, o-, m- or p-
Benzylphenol, o-, m- or p-hydroxybenzophenone, o-, m- or p
-carboxyphenol, diphenylphenol, 2-methyl-8-hydroxyquinoline, 5
-Hydroxy-1,4-naphthoquinone, 4-
(p-hydroxyphenyl)2-butanone, 1,
5-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, bisphenol A, salicylanilide, 5-hydroxyquinoline, 8-hydroxyquinoline, 1,8-dihydroxyanthraquinone, 5-hydroxy-1,4-naphthoquinone, etc. Can be mentioned.
(b) 次式
(式中、Ar2は芳香核、各R6は置換基、m3
は1ないしAr2の有効原子価数、n3は0ないし
Ar2の有効原子価数−1を示す)
で表わされるアミノ芳香族化合物。(b) The following formula (In the formula, Ar 2 is an aromatic nucleus, each R 6 is a substituent, m 3
is 1 to the effective valence number of Ar 2 , n 3 is 0 to
An amino aromatic compound represented by (representing the effective valence number of Ar 2 -1).
Ar2の芳香核、置換基R6としては化合物(a)に
おけるAr1、置換基R5と夫々同様のものが使用
される。アミノ芳香族化合物の具体例を挙げる
と、アニリン、1,2−ジアミノベンゼン、ア
ミノピレン、ジアミノピレン、アミノクリセ
ン、ジアミノクリセン、1−アミノフエナント
レン、9−アミノフエナントレン、9,10−ジ
アミノフエナントレン、1−アミノアントラキ
ノン、p−フエノキシアニリン、o−フエニレ
ンジアミン、p−クロロアニリン、3,5−ジ
クロロアニリン、2,4,6−トリクロロアニ
リン、N−メチルアニリン、N−フエニル−p
−フエニレンジアミン等である。 As the aromatic nucleus of Ar 2 and the substituent R 6 , the same ones as Ar 1 and the substituent R 5 in compound (a) are used, respectively. Specific examples of amino aromatic compounds include aniline, 1,2-diaminobenzene, aminopyrene, diaminopyrene, aminochrysene, diaminochrysene, 1-aminophenanthrene, 9-aminophenanthrene, 9,10-diamino Phenanthrene, 1-aminoanthraquinone, p-phenoxyaniline, o-phenylenediamine, p-chloroaniline, 3,5-dichloroaniline, 2,4,6-trichloroaniline, N-methylaniline, N- phenyl-p
-phenylenediamine, etc.
(c) 1,6−ピレンキノン、1,2,5,8−テ
トラヒドロキシナリザリン、フエナントレンキ
ノン、1−アミノアントラキノン、プルプリ
ン、1−アミノ−4−ヒドロキシアントラキノ
ン、アントラルフイン等のキノン類。(c) Quinones such as 1,6-pyrenequinone, 1,2,5,8-tetrahydroxynarizalin, phenanthrenequinone, 1-aminoanthraquinone, purpurin, 1-amino-4-hydroxyanthraquinone, anthralfin, etc. kind.
これらの化合物のうち、特に2,6−キシレ
ノール、1−アミノピレンが好ましい。 Among these compounds, 2,6-xylenol and 1-aminopyrene are particularly preferred.
更に、本発明に係る酸化還元膜を形成しうる化
合物としては、
(d) ポリ(N−メチルアニリン)〔大貫、松田、
小山、日本化学会誌、1801−1809(1984)〕、ポ
リ(2,6−ジメチル−1,4−フエニレンエ
ーテル)、ポリ(o−フエニレンジアミン)、ポ
リ(フエノール)、ポリキシレノール;ピラゾ
ロキノン系ビニルモノマーの重合体、イソアロ
キサジン系ビニルモノマーの重合体等のキノン
系ビニルポリマー縮重合化合物のような(a)〜(c)
の化合物を含有する有機化合物、(a)〜(c)の化合
物の低重合度高分子化合物(オリゴマー)、あ
るいは(a)〜(c)をポリビニル化合物、ポリアミド
化合物等の高分子化合物に固定したもの等の当
該酸化還元反応性を有するもの
が挙げられる。なお、本明細書において、重合体
という語は単独重合体及び共重合体等の相互重合
体の双方を含む。 Further, as compounds capable of forming the redox film according to the present invention, (d) poly(N-methylaniline) [Onuki, Matsuda,
Koyama, Journal of the Chemical Society of Japan, 1801-1809 (1984)], poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether), poly(o-phenylene diamine), poly(phenol), polyxylenol; pyrazoquinone series (a) to (c) such as quinone-based vinyl polymer condensation compounds such as vinyl monomer polymers and isoalloxazine-based vinyl monomer polymers;
An organic compound containing the compound of (a) to (c), a low polymerization degree polymer compound (oligomer) of the compound (a) to (c), or (a) to (c) fixed to a polymer compound such as a polyvinyl compound or a polyamide compound. Examples include those having the redox reactivity such as. Note that in this specification, the term polymer includes both homopolymers and interpolymers such as copolymers.
本発明において、叙上の酸化還元膜を形成しう
る化合物を導電性基体の表面に被着するために
は、アミノ芳香族化合物、ヒドロキシ芳香族化合
物等を電解酸化重合法または電解析出法によつて
基体表面上で直接重合させる方法、あるいは電子
線照射、光、熱などの適用によつて、予め合成さ
れた重合体を溶媒に溶かし、この溶液を浸漬、塗
布および乾燥により基体表面に固定する方法、更
には重合体膜を化学的処理、物理的処理もしくは
照射処理によつて基体表面に直接固定する方法を
採ることができる。これらの方法の中では、特に
電解酸化重合法によるのが好ましい。 In the present invention, in order to deposit a compound capable of forming the above-mentioned redox film on the surface of a conductive substrate, an amino aromatic compound, a hydroxy aromatic compound, etc. are applied by an electrolytic oxidative polymerization method or an electrolytic deposition method. Therefore, by directly polymerizing on the substrate surface, or by applying electron beam irradiation, light, heat, etc., a pre-synthesized polymer is dissolved in a solvent, and this solution is fixed to the substrate surface by dipping, coating, and drying. Alternatively, a method of directly fixing the polymer film to the substrate surface by chemical treatment, physical treatment, or irradiation treatment can be adopted. Among these methods, electrolytic oxidative polymerization is particularly preferred.
本発明において、電解酸化重合法は、溶媒中で
適当な支持電解質の存在下、アミノ芳香族化合
物、ヒドロキシ芳香族化合物等を電解酸化重合さ
せ導電体の表面に重合体膜を被着することにより
実施される。溶媒としては、例えばアセトニトリ
ル、水、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド、プロピレンカーボネート等が、また支持
電解質としては、例えば過塩素酸ナトリウム、硫
酸、硫酸二ナトリウム、リン酸、ホウ酸、テトラ
フルオロリン酸カリウム、4級アンモニウム塩な
どが好適なものとして挙げられる。斯くして被着
される重合体膜は一般に極めて緻密であり、薄膜
であつても酸素の透過を阻止することができる。
然し、本発明効果を奏するためには、酸化還元膜
は当該酸化還元反応性を有するものであれば特に
制限はなく、膜の緻密の如何は問わない。 In the present invention, the electrolytic oxidative polymerization method involves electrolytically oxidizing and polymerizing amino aromatic compounds, hydroxy aromatic compounds, etc. in a solvent in the presence of an appropriate supporting electrolyte to deposit a polymer film on the surface of a conductor. Implemented. Examples of the solvent include acetonitrile, water, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, etc., and examples of the supporting electrolyte include sodium perchlorate, sulfuric acid, disodium sulfate, phosphoric acid, boric acid, potassium tetrafluorophosphate, Preferred examples include quaternary ammonium salts. The polymer films deposited in this manner are generally very dense, and even thin films can prevent the permeation of oxygen.
However, in order to achieve the effects of the present invention, the redox film is not particularly limited as long as it has the redox reactivity, and it does not matter how dense the film is.
酸化還元膜の膜厚は0.1μm〜0.5mmとなるように
するのが好ましい。0.1μmより薄い場合には、本
発明の効果を十分を奏さず、また0.5mmより厚い
場合には膜抵抗が高くなり好ましくない。 The thickness of the redox film is preferably 0.1 μm to 0.5 mm. If it is thinner than 0.1 μm, the effects of the present invention will not be sufficiently achieved, and if it is thicker than 0.5 mm, the membrane resistance will increase, which is not preferable.
また本発明に使用される酸化還元膜は、これに
電解質を含浸させて使用することができる。電解
質としては、例えばリン酸、リン酸水素二カリウ
ム、過塩素酸ナトリウム、硫酸、テトラフルオロ
ホウ酸塩、テトラフエニルホウ酸塩等が挙げられ
る。酸化還元膜に電解質を含浸させるには、酸化
還元膜を導電性基体に被着したのち、これを電解
質溶液に浸漬する方法が簡便である。 Further, the redox membrane used in the present invention can be used by impregnating it with an electrolyte. Examples of the electrolyte include phosphoric acid, dipotassium hydrogen phosphate, sodium perchlorate, sulfuric acid, tetrafluoroborate, and tetraphenylborate. A simple method for impregnating the redox membrane with an electrolyte is to attach the redox membrane to a conductive substrate and then immerse it in an electrolyte solution.
叙上の如くして導電性基体に被着された酸化還
元膜の表面に重ねて被着されるマグネシウムイオ
ン選択性膜としては、例えばマグネシウムイオン
キヤリヤー物質及び電解質塩を高分子化合物に担
持せしめた膜が使用される。 The magnesium ion-selective membrane deposited on the surface of the redox membrane deposited on the conductive substrate as described above may be formed by, for example, carrying a magnesium ion carrier material and an electrolyte salt on a polymer compound. A different membrane is used.
マグネシウムイオンキヤリヤー物質としては、
マグネシウムイオンを選択的に輸送しうる物質で
あれば特に制限はなく、例えば次式
で表わされるN,N′−ジヘプチル−N,N′−ジ
メチル−1,4−ブタンジアミド、次式
で表わされるN,N′−ジヘプチル−N,N′−ジ
メチルマロンアミド、次式
で表わされる2−エチル−N,N′−ジヘプチル
−N,N′−ジメチルマロンアミド、次式
(式中、R7及びR8は各々H,Cl,F又はBrを
示す)
で表わされる化合物、例えば1,3−ジフエニル
−1,3−プロパンジオール、1−フエニル−3
−(p−クロロフエニル)−1,3−プロパンジオ
ール等が挙げられる。 As a magnesium ion carrier material,
There is no particular restriction as long as it is a substance that can selectively transport magnesium ions, for example, the following formula N,N'-diheptyl-N,N'-dimethyl-1,4-butanediamide represented by the following formula N,N'-diheptyl-N,N'-dimethylmalonamide, represented by the following formula: 2-ethyl-N,N'-diheptyl-N,N'-dimethylmalonamide, represented by the following formula: (In the formula, R 7 and R 8 each represent H, Cl, F or Br.) For example, 1,3-diphenyl-1,3-propanediol, 1-phenyl-3
-(p-chlorophenyl)-1,3-propanediol and the like.
また、高分子化合物としては、例えば塩化ビニ
ル樹脂、塩化ビニル−エチレン共重合体、ポリエ
ステル、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、シ
リコーン樹脂などを挙げることができ、可塑剤が
溶出しにくいものが使用される。このような可塑
剤としては、例えばセバシン酸ジオクチルエステ
ル、アジピン酸ジオクチルエステル、マレイン酸
ジオクチルエステル、ジ−n−オクチルフエニル
ホスホネート等が挙げられる。また、溶媒として
は、テトラヒドロフランが好適に使用される。 Further, examples of the polymer compound include vinyl chloride resin, vinyl chloride-ethylene copolymer, polyester, polyacrylamide, polyurethane, silicone resin, etc., and those from which plasticizers do not easily elute are used. Examples of such plasticizers include dioctyl sebacate, dioctyl adipate, dioctyl maleate, di-n-octylphenylphosphonate, and the like. Moreover, tetrahydrofuran is preferably used as the solvent.
酸化還元膜の表面にマグネシウムイオン選択性
膜を被着するには、例えば担体である高分子化合
物100重量部に対して可塑剤を50〜500重量部、ア
ンモニウムイオンキヤリヤー物質0.1ないし50重
量部及び電解質塩等を溶媒(例えばテトラヒドロ
フラン)に溶かした溶液中に、基盤電極(ここで
は酸化還元膜被覆電極)を浸漬、引き上げ、風乾
そして乾燥を繰り返し、キヤリヤー膜厚50μm〜
3mm、特に0.3mm〜2mmとなるようにするのが好
ましい。あるいは、ペースト塩化ビニル、マグネ
シウムイオンキヤリヤー物質可塑剤電解質塩を上
記の重量比で混合した後、基盤電極上に厚さ
50μmないし3mmになるように載せ、150℃で1分
間加熱処理してゲル化することによつてもマグネ
シウムイオンキヤリヤー膜は得られる。 In order to deposit a magnesium ion selective membrane on the surface of a redox membrane, for example, 50 to 500 parts by weight of a plasticizer and 0.1 to 50 parts by weight of an ammonium ion carrier material are added to 100 parts by weight of a polymer compound as a carrier. The base electrode (in this case, the redox film-covered electrode) is immersed in a solution containing electrolyte salt, etc. dissolved in a solvent (e.g., tetrahydrofuran), pulled up, air-dried, and dried repeatedly to obtain a carrier film thickness of 50 μm or more.
The thickness is preferably 3 mm, particularly 0.3 mm to 2 mm. Alternatively, after mixing the paste vinyl chloride, magnesium ion carrier material plasticizer electrolyte salt in the above weight ratio, apply a thick layer onto the base electrode.
A magnesium ion carrier film can also be obtained by placing the film to a thickness of 50 μm to 3 mm and heating it at 150° C. for 1 minute to gel.
本発明は、叙上の如く酸化還元膜の表面にマグ
ネシウムイオン選択性膜を被着した2層で構成さ
れるマグネシウムイオンセンサーであるので、
(i) 従来のバレル型液膜型電極型のマグネシウム
イオンセンサーと比べて、酸化還元膜が内部液
および基準電極の働きをすることにより内部液
を必要としないため、小型化が可能であり、液
漏れや破損等がなく安全であり、電位応答性が
よく、電極電位が安定しマグネシウムイオン濃
度が精度よく測定できる。
As described above, the present invention is a magnesium ion sensor composed of two layers in which a magnesium ion selective membrane is coated on the surface of a redox membrane. Compared to ion sensors, the redox membrane acts as an internal liquid and a reference electrode, so it does not require an internal liquid, so it can be made smaller, is safe without liquid leakage or damage, and has high potential responsiveness. The electrode potential is stable and the magnesium ion concentration can be measured with high accuracy.
(ii) また、イオン選択性膜を直接被着した被覆線
型マグネシウムイオンセンサーと比べて被検液
中の溶存酸素をはじめ種々の共存物質の影響を
受けにくく、マグネシウムイオン選択性がよ
く、被検液の種類に制限されることなく使用で
き、応答速度が速く、また経時安定性に優れて
いる。(ii) In addition, compared to a coated wire type magnesium ion sensor with an ion-selective membrane directly attached, it is less susceptible to the effects of various coexisting substances such as dissolved oxygen in the sample solution, has good magnesium ion selectivity, and It can be used regardless of the type of liquid, has a fast response speed, and has excellent stability over time.
更に、
(iii) 電極の構成が簡単であるため、大量に作製可
能である。 Furthermore, (iii) the structure of the electrode is simple, so it can be manufactured in large quantities.
等、種々の特長を有する。It has various features such as
次に実施例及び試験例を挙げて説明する。 Next, examples and test examples will be given and explained.
実施例 1
下記方法により第1図に示すマグネシウムイオ
ンセンサーを作製した。Example 1 A magnesium ion sensor shown in FIG. 1 was produced by the following method.
ベーサル・プレーン・ピロリテイツク・グラフ
アイト(BPG、ユニオンカーバイト社製)の板
から直径1.1mmの円柱状BPG11を切り出したの
ち、その底面11aに導電性接着剤(アミコン社
製、C−850−6)18を用いてリード線12
(テフロン被膜銅線)を接続し、これをテフロン
チユーブ(内径1.7mm、外径2.1mm)13と熱収縮
チユーブ(アルフアーワイヤ社製)14で円柱状
BPG11が1.5mm露出するように周囲を被覆絶縁
した。更に、露出したBPG11の先端部11b
を半球状に削り、その半球面とBPG円柱側面を
紙ヤスリ(#2000)で研いた。 After cutting out a cylindrical BPG11 with a diameter of 1.1 mm from a board of Basal Plain Pyrolithic Graphite (BPG, manufactured by Union Carbide), conductive adhesive (C-850-6 manufactured by Amicon) was applied to the bottom surface 11a. ) 18 using lead wire 12
(Teflon-coated copper wire) and connect it to a cylindrical shape using a Teflon tube (inner diameter 1.7 mm, outer diameter 2.1 mm) 13 and a heat shrink tube (manufactured by Alpha Wire Co., Ltd.) 14.
The surrounding area was covered and insulated so that 1.5 mm of BPG11 was exposed. Furthermore, the exposed tip portion 11b of the BPG 11
was cut into a hemispherical shape, and the hemispherical surface and the side surface of the BPG cylinder were polished with sandpaper (#2000).
このように作製したBPG電極を作用電極、飽
和塩化ナトリウムカロメル電極(SSCE)を基準
電極、白金製セルを対極とした3極式セルを構成
し、以下に示す条件で電解酸化重合反応を行つ
た。 A three-electrode cell was constructed with the thus prepared BPG electrode as the working electrode, a saturated sodium chloride calomel electrode (SSCE) as the reference electrode, and a platinum cell as the counter electrode, and an electrolytic oxidative polymerization reaction was carried out under the conditions shown below. .
(電解液)
0.5M 2,6−キシレノール
0.2M 過塩素酸ナトリウム
溶媒:アセトニトリル
(電解条件)
作用電極の電位をSSCEに対し0Vから1.5Vまで
3回掃引(50mV/秒)したのち、1.5V対SSCE
で10分間定電位電解した。(Electrolyte) 0.5M 2,6-xylenol 0.2M Sodium perchlorate Solvent: Acetonitrile (Electrolytic conditions) After sweeping the potential of the working electrode from 0V to 1.5V three times (50mV/sec) with respect to SSCE, 1.5V vs. SSCE
Potential electrolysis was carried out for 10 minutes.
このようにしてBPG11の露出面上に2,6
−キシレノールの酸化重合体膜15を約30μm厚
さに被覆した。この膜電極は、アセトニトリル溶
媒で洗浄して未反応の2,6−キシレノールを除
去したのち、水洗乾燥し、更にマグネシウムイオ
ンキヤリヤー膜16を被膜した。マグネシウムイ
オンキヤリヤー膜16は、浸漬と乾燥を定速度昇
降機を用いて3回繰り返すことにより形成した。
膜厚は、電極の先端部11bで0.3mm、側面部1
1cで0.5mmの膜を形成した。 In this way, 2,6
- An oxidized polymer film 15 of xylenol was coated to a thickness of about 30 μm. This membrane electrode was washed with acetonitrile solvent to remove unreacted 2,6-xylenol, washed with water, dried, and further coated with a magnesium ion carrier film 16. The magnesium ion carrier film 16 was formed by repeating dipping and drying three times using a constant speed elevator.
The film thickness is 0.3 mm at the tip part 11b of the electrode, and the film thickness at the side part 1
A 0.5 mm film was formed using 1c.
(浸漬液組成)
N,N′−ジヘプチル−N,N′−ジメチル−1,
4−ブタンジアミド(Fluka社製) 25mg
テトラキス(p−クロロフエニル)ホウ酸カリ
ウム 5mg
ポリ塩化ビニル(平均重合度1050) 323mg
セバシン酸ジオクチル 647mg
テトラヒドロフラン(溶媒) 4ml
こうして作製した、マグネシウムイオンセンサ
ーは、充分に乾燥したのち、1mM塩化マグネシ
ウム(MgCl2・6H2O)溶液中に、約12時間浸漬
したのち、次の実験に用いた。(Immersion liquid composition) N,N'-diheptyl-N,N'-dimethyl-1,
4-Butanediamide (manufactured by Fluka) 25mg Potassium tetrakis(p-chlorophenyl)borate 5mg Polyvinyl chloride (average degree of polymerization 1050) 323mg Dioctyl sebacate 647mg Tetrahydrofuran (solvent) 4ml The magnesium ion sensor thus prepared was thoroughly dried. Thereafter, it was immersed in a 1mM magnesium chloride (MgCl 2 .6H 2 O) solution for about 12 hours, and then used in the next experiment.
試験例 1
1mM塩化マグネシウム溶液中に、実施例1で
作成した本発明マグネシウムイオンセンサーと参
照電極としてのSSCEとを浸漬し、1Mの塩化マ
グネシウム溶液を添加して、マグネシウムイオン
濃度を増加しながら起電力の測定を温度36.8℃の
もとで行つた。測定の結果を第2図に示した。測
定された起電力と、マグネシウムイオン濃度との
関係は、10-3〜10-1の範囲で直線関係を示し、そ
の傾きは、29.8mV/log〔MG2 +〕であり、
Nernst式に従う応答が得られた。Test Example 1 The magnesium ion sensor of the present invention prepared in Example 1 and SSCE as a reference electrode were immersed in a 1mM magnesium chloride solution, and 1M magnesium chloride solution was added to increase the magnesium ion concentration. Power measurements were made at a temperature of 36.8°C. The measurement results are shown in Figure 2. The relationship between the measured electromotive force and the magnesium ion concentration shows a linear relationship in the range of 10 -3 to 10 -1 , and the slope is 29.8 mV/log [MG 2 + ],
A response according to the Nernst equation was obtained.
次に、陽イオンとの選択性の影響を調べた。選
択係数の常用対数を取つた値は、カリウムイオン
に対してはlogKpot Mg Next, the influence of selectivity with cations was investigated. The value obtained by taking the common logarithm of the selection coefficient is logK pot Mg for potassium ion.
Claims (1)
マグネシウムイオン濃度を電極電位応答で測定す
るマグネシウムイオンセンサーであつて、該マグ
ネシウムイオン感応部は導電性基体の表面に可逆
的酸化還元機能を有する被膜を備え、更に該被膜
の全体及びそれを越えて表面にマグネシウムイオ
ン選択性膜を備えてなることを特徴とするマグネ
シウムイオンセンサー。 2 マグネシウムイオン選択性膜がマグネシウム
イオンキヤリヤー物質を担持せしめた高分子膜で
ある特許請求の範囲第1項記載のマグネシウムイ
オンセンサー。[Scope of Claims] 1. A magnesium ion sensor that includes a magnesium ion sensitive part and measures the magnesium ion concentration in a solution by electrode potential response, wherein the magnesium ion sensitive part has a reversible oxidation-reduction effect on the surface of a conductive substrate. A magnesium ion sensor comprising a functional coating and further comprising a magnesium ion selective membrane on the entire surface of the coating and over the coating. 2. The magnesium ion sensor according to claim 1, wherein the magnesium ion selective membrane is a polymer membrane supporting a magnesium ion carrier material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61022508A JPS62180260A (en) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | Magnesium ion sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61022508A JPS62180260A (en) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | Magnesium ion sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62180260A JPS62180260A (en) | 1987-08-07 |
| JPH0362226B2 true JPH0362226B2 (en) | 1991-09-25 |
Family
ID=12084694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61022508A Granted JPS62180260A (en) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | Magnesium ion sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62180260A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5512707Y2 (en) * | 1976-04-22 | 1980-03-21 |
-
1986
- 1986-02-04 JP JP61022508A patent/JPS62180260A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62180260A (en) | 1987-08-07 |
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