JPS58108446A - 基準電極 - Google Patents

基準電極

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JPS58108446A
JPS58108446A JP20609581A JP20609581A JPS58108446A JP S58108446 A JPS58108446 A JP S58108446A JP 20609581 A JP20609581 A JP 20609581A JP 20609581 A JP20609581 A JP 20609581A JP S58108446 A JPS58108446 A JP S58108446A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■1発tp4o背景 技術分野 この発明は基準電極に関する。
先行技術および問題点 溶液に対するセンナ−〇電極電位を測定する際に、該七
ンサーを基準となる電極と組み合せて電池を構成し、そ
の起電力を測定する。この場合、得られる電極電位は基
準電極との相対値である。
従来、このような基準電極として、水素電極、カロメル
電極、銀−塩化銀電極等が主として使用、されてきてい
る、しかしながらい水素電極の場合、白金黒を取着した
白金電極を測定試料溶液に浸し、その白金黒付近に水素
がスを吹き込みながら使用する必要がある。一方、カロ
メル電極中鎖−塩化銀電極では、一定塩素イオン濃度の
基準液室を設けなければならない。し九がって、従来用
いられている基準電極はその構成が比較的複雑で、微小
化が困難であった。を九、基準液室を真備する基準電極
では基準液が測定試料溶液と混和したりしやすいといっ
た不都合が生じる。
■0発明の目的 したがって、この発明の目的拡構成が簡素であp1黴小
化を計ることのできる基準電極を提供することである。
を九、この発明の目的社測定条件ととに1測定試料液中
のイオン種およびその濃度の影響を受けず、一定平両電
位値を示す基準電極を提供することである。
この発明によれば、導電体の表面を九は導電体くよって
担持されたハロダン化物層の表面に少なくとも1種のヒ
ドロキシ芳香族化合物から誘導された重合体膜を直接被
着してなる基準電極が提供される。
上記重合体膜はヒドロキシ芳香族化合物の電解酸化重合
膜であることが好ましい。
この発明で使用されるヒドロキシ芳香族化合物は式 ( %式%() (ζこで、ムrは芳香核、各8は置換基、nFi1以上
の整数、m杜Ojたは1以上の整数であってn+−はム
rの有効原子価数越えない)で示すことができる。この
ようなヒドロキシ芳香族化合物の真体例はフェノール、
2,6−および3.5−キシレノール、@−@I!l−
およOP−ヒ)e 。
中クペンゾフxツノ、・−およびm−ヒドロキシベンジ
ルアルコール、2.2’、4.4’ −? ) 9ヒド
ロキシペン!フエノン、@ −e m−およびp−ヒV
paキシ!ロビオフェノン、0−+m−およC1p−ヒ
ドロキシベンズアルデヒド、・−9m−ThよUp−ペ
ンツフェノール、@−6m−およびp−ヒトa中ジアセ
トフェノン、4−(p−と#paアエニル)−2−ブタ
ノ/、並ヒにビスフェノールAである。
前記重合体祉予め合成され丸ものであってもよく、この
Lうな重合体にはぼり(フェニレンオキシP)、ポリ(
ジフェニルフェニレンオキシド)、4す(ジメチルフェ
ニレンオキシド)およびポリカー−ネートが含まれる。
一般に、前記導電体表面は俵で形成されている。
麗1発明の詳細な説明シよび作用 以下−この発明を添付の図面に沿って詳しく説明する。
第1A図に示すように、仁の発明の一態様に従う基準電
極10は任意形状の導電体ノーの周囲をテフロ/等の絶
縁材料13で被覆し、導電体J1の露出先端表面に所定
の重合体膜12を直接被着・固定してなるものである。
導電体iiは導電性材料で構成され、特にその表面社銀
で構成されるのが好ましい。
導電体11の表面に被着されている重合体膜12はヒド
ロキシ芳香族化合物から誘導された重合体からなる。こ
のようなヒドロキシ芳香族化合物は芳香核に直接結合し
たヒドロキシル基を少なくとも1つ有する芳香族化合物
であり、例えば式 %式%) () (こζで、Arは芳香核、各8は置換−基、nlff以
上の整数、鵬はOま九は1以上の整数であってa十膿は
ムrO有効原子価数越えない)で示すことができる。芳
香核ムrはベンゼン核、ビリジy@等の単環式のもので
あっても、多核式のもの゛であうてもよい。多核式芳香
核にはナフタレの架橋基によって結合し九架橋タイlの
ものが含まれゐ、置換基80例を挙げると、アルキル基
例えばメチル基、アリール基例えばフェニル基、アルキ
ルカル−ニル基およびアリールカルこのようなヒドロキ
ク芳香族化合物の真体例を挙げると、フェノール、2,
6−および3.5−中シレノール、@−、m−およびp
−ヒドロキシペン!フェノン、・−およびm−ヒドロキ
シベンジルアルコール、L2’+4+4’ ” f )
 ’)ヒドロキシペ/ノアエノン、・−、fmmおよU
p−ヒドロキシアセトフェノン、ts−、m−およびp
−ヒ#Paキシベンズアルデヒド、0− + m −お
よUp−ペンノフヱノール、@−、m−およUp−ヒド
ロキシアセトフェノン、4−(II−にドロフ翼ニル)
−2−ブタノン、ビスフェノールAおよびこれら2種以
上の混合物である。
以上述べ九ヒドロキシ芳香族化合物から誘導された重合
体の膜を導電体11の表面上に直接被着・固定する九め
には、ヒドロキシ芳香族化合物を電解酸化重合によって
導電体1ノ上表面で重合させる方法、あるい゛祉予め合
成され九重合体(例えば4す(フェニン/オキシド)、
Iす(レフェニルフエニレyオキシドXポリ(ゾメチル
フェニレ/オキシド)、ポリカー?ネート等)を適轟な
溶謀例えばベンゼン等に溶解し、棗 との連像を浸漬・塗布および乾燥により導電体表面に被
着・固定する方法を採ることができる。
最も好宜しい方法唸電解酸化重合法である。この方法線
アルカリ性としたメタノール等の溶媒中でヒドロキク芳
香族化合物を電解酸化重合させ、動作電極としての所鑓
導電体の表面に酸化重合体膜を普着することからなる。
この発−の他の態様に従う基準電極は、第1B図に示す
ように、第1ム図におけると同様に形成された重合体膜
12が導電体11によりて担°持された誼導電体のハロ
ダン化物層2ノを直接被覆する構造を持つ、ハロrノ化
物層2ノを形成するためには、所定のハロダンイオンを
含有する水溶液中に導電体J1を浸漬して電解をおζな
う0例えば、導電体としての銀を0.1M塩化ナトリウ
ム水溶液に浸漬し% 0.25 @に/IR2の電流密
度で30分間電解すると、ハロダン化物層として塩化鋼
層が得られる。
なお、重合体膜の厚さに%に制限はないが、0.01s
tkvhし2.Oa程度が適蟲である。また、この明細
書で用−ている重合体という語は単独重合体および相互
重合体(共重合体、三元重合体等)の双方を含むものと
する。
この発明の基準電極に用いられている重合体膜紘遇択的
なイオン透過性を示す拳例えば、フェノールの電解酸化
重合膜は水素イオン、臭素イオン、r・  アコイオン
等を透過させるが、F*(*dta)−1Fe(CN)
4  イオンは透過させなり。
膜を透過するイオン種の中で、導電体の平向電位値に影
響を及はすイオン種が誼試料溶液中に共存する場合、こ
の発明の膜被覆電極祉基準電極として使用できない。こ
のような場合、ヒドロキシ芳香族化合物から誘導された
重合体膜を他の、第2の膜で被覆するとよい。この第2
の膜は平向電位値に影響を与えない不活性溶存イオン種
を選択的に透過させるような孔を多数有するものであり
、−リアクリルアミド、ぼりウレタン、Iり塩化ビニル
、Iリアミノ酸、−リアミド、ぼりエチレン、ポリノロ
ピレン、4す(フッ化化合物)、Iリシリコ−7:/ム
、Iす2−ヒト關キシエチルメタクリレート、竜ルロー
スおよびその誘導体、合成fム、天然高分子(コラーダ
ン、ゼラチン、天然が五等)等積々の高分子材料から形
成することができる。
第2.第30被覆属として、四級化した高重含炭の4リ
ビニルビリジンヤナアイオンなどのようなスルホン基を
持−3九高分子など陽イオン性および陰イオン性高分子
電解質被覆膜を使用し、溶存中の多価電荷イオン種の基
板電極表tの直接接触を防止することもできる。を九、
これらの被覆膜は覇溶媒性などに影響を与え、平衡電位
到達速度(応答性)の改善にもなる。
また、本発明の膜被覆電極の平衡電位値が、試料溶液中
の溶存イオン種濃WtKよって影響を受ける場合、導電
体表面にハロダン化物層を形成し、その表面をヒドロキ
シ芳香族化合物の重合体で皺覆し、更にその表面をテフ
ロンなどの保[IJを含むハロダン化アルキルアンモニ
ウ塩で被覆し、その外側を工4dP−7などの薄膜で覆
う仁とによって基準電極として使用することができる。
以上述べたこの発明の基準電極は電極電位を測定すべき
センサーと接続させ、両者を試料溶液中に浸漬するとと
くよりて蚊電極電位測定の基準として使用される。
以下、この発明の実施例を示す。
!iI施例1 鎖線の周囲をテフロンで絶縁し、電極表面を電解前に次
の方法で前処理した。シリコ−ツカ−14イト紙および
アルミナ粉末(o、3μm)で研磨して平滑にし、希王
麿洗滌し九〇ち蒸溜水で水洗いし、メタノールで洗滌し
乾燥する0次に、電極被覆膜作成は電解セルに通常の3
電極式H減セルを使用し、作用電極に上記電極を用い、
対極として白金網、基準電極として食塩飽和カロメル電
極を用いた。電解液はメタノール溶媒で、10 rmM
  フェノールと30mM水酸化ナトリウムを含み、電
解前にアルプンガスで十分に脱酸素し走、印加電圧を1
.0&ルト(対飽和カロメル電極)で止め、2分間定電
解し電極表面に酸化重合物を被覆させた。その後、電極
表面を蒸溜水で3回以上洗滌し高分子膜被覆電極を作製
し丸。この−単電極の構造線第1A図で示される。
このようにして作製し九膜被覆電極の基準電極としての
作用を調べ九、測定溶液として、市販標準緩衝溶液およ
びリン酸緩衝溶液(全リン酸濃度50−を含む緩衝溶液
を用い、水酸化ナトリウムおよび過塩素酸で溶液の−を
調整)を用い(開放系)、これに膜被覆電極を浸し、基
準゛電極に飽和食塩カロメル電極(88CE)を用いて
膜被覆電極の起電力を測定した。この測定起電力とμ値
(市販ガラスミ極による測定)とをゾロ、トシたものを
第2図にQ印で示す。この図から、本発明の電極による
測定起電力は広範囲なμ値(2,0<4<8.0 )に
おいて一定であり、水素イオン濃度の影響を受は離い。
また、応答速度は約1分であシ非常に速い。したがって
、この膜被覆電極は試料溶液のμ値が異なる測定条件下
で飽和カロメル電極と同様KpHセンサー用の基準電極
として使用できることが明らかとなった。
一方、導電体の銀表面に塩化銀を付着せしめ、いわゆる
2、固体状態での銀−塩化銀電極上に、更に高分子膜を
上記と同様に被覆させ膜被覆電極を作製した。この電極
の構造は第1B図で示される。
なお、塩化銀基板電極の作製方法は0.1M塩化ナトリ
ウム溶液中に銀電極を浸漬し0.25mAc5a−”の
電流密度で30分間電解酸化して銀電極表面に塩化銀を
析出せしめた。
測定液(緩衝溶液)中の水素イオン濃度を変えて、この
膜被覆電極と市販の飽和カロメル電極との間で平衡電位
測定を行なうと、第2図にΔ印で示した様にμ値の変化
にかかわらず、−領域4.0≦−≦9.0で千両電位は
ほぼ一定で、本発明の膜被覆電極は、測定液に標準緩衝
溶液またはこれに準するイオン種が共存する測定液中で
基準電極として使用できる。なお、平喝電位値に達する
応答速度は1〜10分間である。
実施例2〜5 実施例1と同様の方法で銀電極基板または塩化銀電極基
板を作製した。これら電極表面上に3.5−キ7レノー
ル、0−ヒドロキシペン!フェノン、2.乙4.4’−
テトラヒドロΦシベ7ゾフエノン、o−hヒPaキシペ
/シルアルコールを電解酸化重合法(実施例1と同様)
Kより、前記重合体膜被覆電極を作製し、これら電極の
基準電極の性能を検討した(表1)。
以上よシ、本発明の膜被覆電極が−の広い領域にわたっ
てImV/11がほぼ一定であ)、基準電極として使用
で龜る可能性を見出した。
実施例6.7 Iす2,6−シメチルフエニレンオキシド(ppo)シ
よびIリカーIネートを各々0.01重量/臂−セント
濃度でベンゼンに接解させ、これらポリマー溶液に銀又
は塩化銀を被覆した基材を浸漬した後、乾燥し、水洗し
い高分子膜被覆電極を作製し九(表2)。
この結果、本発明の電極が標準緩衝液またはこれに準す
るイオンが共存する測定液中で、膜電極の平素電位値(
mV)と−億との関係はほぼ一定であり、基準電極とし
て使用できる。
比較例1 鎖線の周囲をテフロンで絶縁した銀電極を用い、実施例
1と同様に研磨、洗滌し、基準電極としての作用を調べ
た。測定試料溶液として市販標準緩衝溶液およびリン酸
緩衝溶液(実施例1と同様に調整)を用い、基準電極と
して市販の88CICを用いて、銀電極との間の起電力
を測定した(開放系)。この電極の起電力は、第3図に
0印で示すように、試料溶液の−によって大きく変動し
一定値を示さない。し九がって、被覆膜を持たない銀電
極をそのまま、−億の異なる試料溶液中で基準電極とし
て使用することはできない。
一方、実施例1と同様の方法によシ作製した塩化銀電極
を用いて、前記標準緩衝溶液中およびリン酸緩衝溶液中
でμ値を変えて市販の飽和カロメル電極に対し当骸電極
の平角電位を測定した時1第3図にΔ印で示したように
2.0<PHく10.5の領域で一定値は得られなかっ
九。しかし、7−塩化ナトリウム添加し九緩衝溶液で同
様の測定を行なうと、第3図に○印で示し九ように平素
電位値はpH2,0〜9.0の範囲でほとんど変化しな
かった。したがって、試料溶液中に微量の塩素イオンが
一定濃度で共存した時、測定液中で、この電極祉基準電
極として使用できる。
実施例8 実施例1と同様の方法にょシ銀表面にB(フェノール)
膜を電解酸化重合法で直接、被覆し膜被覆電極を作製し
た。試料溶液中にF@2+7コイオンを共存させ、この
膜被覆電極と市販8SCEとの間の膜被覆電極の千両電
位値の影響を調べた(第4図)。F・2+アコイオンが
共存する系で膜被覆電極の平角電位が影響を受ける(線
b)。
し九がって、第2の農としてテフロン層を被覆シタ(電
極)←す(フェノール)/テフロンCII定液)型の電
極を使用して同様に測定した結果、F・  アコイオン
3mMを共存し九測定液中で膜被覆電極祉平衡電位が一
定であシ、F−1アコイオンの影響を受けなかり九(線
a)。ただし−−4,00で測定し九。
この他の金属種につiても検討し次の結果が得られ九。
実施例9 実施例8と同様に作製した銀/−リ(フェノール)/テ
フロ/!11電極を基準電極とし、他方、白金電極上に
フェノールを電解酸化重合させた嵩分子膜被覆電極を作
動電極として使用し、両電′極の一セ/サーとしての応
答性を調べ九。この電極の平置電位をディジタルがルト
メーター(タクダ理研製TR6841型)で測定し、電
極の平衡電位とμ値(市販ガラス電極測定による)の相
関は第5図に示すように25°±0.01’CでpH2
,5〜1O00の広い領域にわたって良い直線関係を満
足し、この直線の勾配は50 mV7fl)(であった
。
平角電位値に達する応答速度は約30分であった。した
がって当蚊膜被覆電極は−センサー用の基準電極として
作動していることがわかる。
まりF・(・dta)  (・dta=エチレンジアミ
ン四酢酸イオ/)が共存したときその濃度が3mM以下
であれば平衡電位値に対する影響はみられず基準電極と
して作動した。応答速度は約30分であ5九。この他C
a1)  イオン、ct(n)イオンが3mM以下共存
した場合も同様であった。
R+1(elta)’−は影響を与えた。゛実施例1O 実施例1と同様の方法により鎖線基材表”面に一す(フ
ェノール)膜を電解酸化重合法により直−被覆し、膜被
覆電極を作製した。この電極を西級化Iリビニルピリジ
ン(QPVP) (塩化メチル化度約90憾、ポリビニ
ルピリジン平均重合廖7500 )をメタノール溶液中
に1分間浸漬、次いで、ナフィオン膜(A l 25、
Dupont社製(ルフルオロスルホ/酸樹脂)を被覆
して、基準電極としての効果を検討した。本発明の銀/
/す(フェノール) / QPVP /ナフィオン膜カ
ラなる電極の平衡電位値を市販の88CEに対して測定
したときPH2,0<pH<:10.0の一領域で起電
力(平衡電位)が一定であり、本発明の電極が基準電極
として使用できることがわかった。また、平衡電位値に
達する応答速fa約15分であった。
実施例1と同様の電解条件で作製した白金/ポリ(フェ
ノール)膜の表面上にQPVP 、次いでナフィオン膜
を被覆した電極を動作電極とし、本発明の電極を基準電
極として使用して試料溶液の一測定を行なった。この結
果、第6図に示すように2.2<4くxo、oの範囲で
、平衡電位値に対する−の依存性は直線へ関係を満足し
、この直線の勾配は50 mV/iJi (25°±0
.01℃)であった。また、平角電位値に達する応答速
度はlご15分間であシ、応答速度も実施例9の電極に
くらべて早い(第7図)。第7図において線a、b、e
およびdはそれぞれ−が10.02゜6.86,4.0
1および2.23の場合の−ので、この順番に測定した
ものである。
実施例11 銀−塩化銀電極表面上にトリオクチルアンモニウムクロ
リPl:漆:メチルエチルクト/=1:0.7:0.7
(重量比)の溶融物を被覆した後48時間乾燥し、膜被
覆電極を作製した。この電極と市販のBBCI8との間
の電位差は試料溶液の−を変えても一定値を示すが、そ
の応答速度は約30分と遅い。しかしながら、塩化銀表
面に予め電解重合ぼり(フェノール)IIを被覆し、そ
の外側に同様の膜を被覆したとき、応答速度は約15分
と早くなった。
実施例12 実施例9と同様にテフロン膜被覆電極を基準電極に用い
、他方、作動電極にIす(4,4’−シアきノジフェニ
ルエーテル)膜MW電極(10mM4.4′−ジアミノ
ジフェニルエーテル、0.1M−4塩素酸ナトリウムを
含むアセトニトリル溶媒中で白金電極上に電解酸化重合
法により重合体膜を被覆した)を用いた一電極を作製し
、この電極の性能を調べた。本発明の電極の平角電位値
とμ値(市販ガラス電極により測定)との相関関係社第
8図のようである。−値2.5〜9.0の広領域にわた
って直線関係が成立し、この直線の勾配は約48 mV
/ pH(測定温1125°±0.01℃)であった、
平角電位値に達する応答速度は約30分であった。
次に、共存イオン種が水素イオン濃度測定に与える影響
をpH4,0で検討した(第9図)。
F・(・dta)″1、C−イオンなどのイオン種が共
存していても水素イオン機度測定ができる。一方、Co
QI)イオン、Ru(edta)−’、F、(II) 
(アコ)イオンが゛共存する場合には水素イオン濃度は
正確に測定できなかった。なお、平衡電位値に達する応
答速度は1分間〜5分間であった。第9図中、線aはC
uSO4を、線すはF*(edta)’−を、線CはF
eSO4を、1IIdはRu(edta)を、そして線
壷はCoC42を共存させた場合をそれぞれ示す。
10発明の具体的効果 以上述ぺ九この発明の基準電極は以下に列挙する効果を
奏する。
(1)  この発明の基準電極は導電体または導電体に
担持されたハロダン化物層の表面に所定の重合体膜を直
接被着し丸だけの構成であり、基準液室を設ける必要が
ない。したがって、導電体の加工限度まで微小化できる
とともに測定試料溶液が少量でよい。
(2)  この発明の基準電極は基準液室を必要としな
いので、従来の基準電極におけるように基準液が測定溶
液と19合ったり、基準液が温度の影響を受けやすいと
いったような不都合が生じない。
(3)  複数種のイオンが共存する溶液系においても
、千両電位が一定になるように工夫できる。
(4)@濁液、スラリー状液、rル状液のような不均質
溶液系においても使用できる。
(5)  基準液室がなく、しかも重合体膜は約200
℃の耐熱性を示すので、高温液中においても使用できる
。
(6)  重合体膜が消耗するまで繰り返し使用できる
。
【図面の簡単な説明】
第1A図および第1B図はこの発明のそれぞれ異なる態
様に従う基準電極の断面因、第2図および第4ないし第
9図はこの発明の基準電極の特性を示すグラフ、第3図
は比較例の電極の特性を示すグラフ。 1ノ・・・導電体、12・・・重合体膜、13・・・絶
縁膜、2ノ・・・ハロダン化物層。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 弐 彦第1A図  
   第78図 第7II 第8図 H

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  導電体の表面または導電体に担持されたその
    ハロゲン化物層の表面に少なくとも1種のヒドロキシ芳
    香族化合物から誘導された重合体膜を直接被着してなる
    基準電極。
  2. (2)  重合体膜が電解酸化重合膜である特許請求の
    範囲第1項記載の基準電極。
  3. (3)  とドロ命シ芳香族化合物が式(ここで、ムr
    は芳香核、各Rd置換基、nは1以上の整数、mはO1
    九#i1以上の整数であってs+mはムrの有効原子価
    数越えない)で示される特許請求の範囲第1項i丸は第
    2項記載の基準電極。
  4. (4)  ヒドロキシ芳香族化合物がフェノール、2.
    6−および3,5−キシレノール、o”’、m−および
    p−ヒドロキシペンジフェノ/、O−およびm−ヒドロ
    キシベンジルアルコール、2e2’e4.4′−テトツ
    ヒIPaキシベンゾフェノン、@−Im−およびp−ヒ
    rロキシ!ローオフエノン、o”、m−およびp−ヒド
    ロ中ジベンズアルデヒド、o −、m−およびp−ぺ/
    シフエノール、o−、m−およびp−ヒドロキシアセト
    フェノy、4−(p−ヒドロフェニル)−2−ブタノン
    、並びにビスフェノールAよりなる詳の中から選ばれた
    ものである特許請求の範囲第3項記載の基準電極。
  5. (5)  重合体膜がポリ(フェニン/オキシド)、4
    す(ジフェニルフェニレンオキシド)、ポリ(ジメチル
    フェニレンオ命シト)tたはプリカー4ネートである特
    許請求の範囲第1項記載の項ないし菖5項のいずれかく
    記載の基準電極。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001255298A (ja) * 2000-02-10 2001-09-21 Hamilton Bonaduz Ag 電気化学的な参照電極およびその使用

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