植物體內ｐＨ 值對植物細胞生長具有重要作用。一方面ｐＨ 可以調節植物組織細胞的胞內酶、蛋白 質以及其它生理活性；另一方面，植物體內ｐＨ 值及生長發育狀況也可以反映當地土壤ｐＨ 變化情況， 為當地水土水文監測提供一個新的方向。植物組織細胞ｐＨ 值測定主要有弱酸弱堿分布法、核磁共振 法、微電極法、熒光染料法等方法。Ｗａｌｋｅｒ等采用三電極體系的微電極對植物組織細胞 ｐＨ 進行測 定，但是過程復雜，技術操作難度大。金屬氧化物電極在ｐＨ 測量過程中展現出制作方法簡單，易于控制， 易于小型化測量的優勢。

１ 實驗部分

１．１ 儀器及試劑

所有電化學實驗在ＣＨＩ６６０Ｄ型電化學工作站（上海辰華儀器有限公司）上進行；參比電極為 Ａｇ／ＡｇＣｌ（３ｍｏｌ／ＬＫＣｌ，武漢高仕睿聯科技有限公司）；Ｐｔ電極（天津蘭力科有限公司）；Ｅ－２０１－Ｃ型ｐＨ 計（上海雷 磁儀器有限公司）；Ｓ－４８００掃描電子顯微鏡（日本，日立公司）；昆山舒美KQ-250DB超聲波清洗機（昆山超聲儀器有限公司）；Ｃａｓｃａｄｅ－Ｂｉｏ超純水儀（美國，ＰａｌｌＣａｓｃａｄａ公司）。 銥絲，０．２５ｍｍ，純度９９．９９％（貴研鉑業公司）；ｐＨ 緩沖液采用０．１ｍｏｌ／ＬＮａＨ２ＰＯ４和０．１ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２ＨＰＯ４配制；ｐＨ 標準緩沖溶液：４．００，６．８６，９．１８；ＮａＯＨ、ＮａＣｌ、無水乙醇和 ＨＣｌ均為分析純（上海國 藥集團化學試劑有限公司）。所有溶液均使用去離子水（１８．２ ＭΩ·ｃｍ）配制。實驗所用的玻璃器皿均在 ５％的 ＨＮＯ３中浸泡２４ｈ以上，用去離子水洗凈后，烘干備用。

１．２ 電極制備

銥絲的處理：截取２～３ｃｍ 銥絲用細砂紙輕微打磨后，置于５ｍｏｌ／Ｌ的 ＨＣｌ和去離子水中各超聲清 洗３０ｍｉｎ，室溫下晾干后，將銥絲組裝成電極進行電化學修飾。 Ｉｒ（ＯＨ）ｘ膜 層 制 備：三 電 極 系 統 中 工 作 電 極 為 銥 絲，參 比 電 極 為 Ａｇ／ＡｇＣｌ電 極，輔 助 電 極 為 Ｐｔ電極。使用電化學工作站，在３％的 ＮａＯＨ 溶液中，采用循環伏安法（ＣＶ），以５０ｍＶ／ｓ速率掃描４圈。 然后用無水乙醇和去離子水沖洗電極，室溫下晾干。最后將電極浸泡在３．５％的 ＮａＣｌ溶液中４ｈ以上， 以活化電極。電極活化完成后，使用絕緣隔膜組裝電極系統。 電極實物圖和檢測系統示意圖見圖１。

２ 結果與分析

通過ＳＥＭ 表征了電化學沉積的Ｉｒ（ＯＨ）ｘ膜層和純凈銥絲表面的 形貌。從圖２中可以看出，經過電化學修飾使得光滑的銥絲表面生成了一層白色的氧化膜。修飾電極表 面的Ｉｒ（ＯＨ）ｘ膜的顆粒尺寸通常在５０～２００ｎｍ 之間。這些納米尺度的微粒緊密且厚實，為后續測 試中電極所表現優異的電化學性質提供了結構依據。采用 ＣＶ 法，分別在酸性條件和堿性條件下制備銥氧化物電極。其中，堿性 條件下 ＣＶ 法制備的電極只要能斯特斜率在５０～６５之間即認為線性較好。使用ｐＨ 由４～１０之間的 一系列ｐＨ 緩沖溶液來校正電極的能斯特曲線。其中，制備的三根ｐＨ 電極的能斯特曲線線性斜率分別 為－５６．４５、－５７．８３和－６１．１７，線性相關系數Ｒ 在０．９９９３～０．９９９９之間。

３ 結論

在堿性條件下采用循環伏安法，將進行電化學修飾的銥絲制備組裝成Ｉｒ／Ｉｒ（ＯＨ）ｘ型ｐＨ 電極。 校正電極的能斯特曲線斜率在５５～６１之間，電極平均能斯特曲線斜率接近能斯特方程標準值。電極對測 定ｐＨ＝４～１０之間的溶液具有快速的響應時間、較好的穩定性和準確性。以綠蘿植株為例，利用本實驗 制備的Ｉｒ針ｐＨ 電極原位測定了綠蘿植株在０．１ｍｏｌ／ＬＮａＨ２ＰＯ４溶液水培過程中，綠蘿根莖和葉莖組織 ｐＨ 的變化情況。未來有望將此Ｉｒ針電極應用在活體植株生理生長過程監測，或者新型耐鹽堿性植物的 開發過程中。



 

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