第七章 电化学传感器ppt课件.ppt

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1、应用电化学Appliedelectrochemistry化学化工系第七章电化学传感器概述1控制电位电解型气体传感器2生物电化学传感器3主要内容基本概念人体与机器的对应外界刺激人体人的感官人脑机体机器传感器计算机执行器传感器：信息采集和处理链中的一个逻辑元件化学传感器：可用以提供被检测体系(液相或气相)中化学组分实时信息的那一类器件物理传感器：利用光电效应、压电效应等将物理现象转化为各种信息的器件简史1906Cremer发现玻璃薄膜的氢离子选择性应答1930玻璃薄膜的pH传感器进入实用化阶段1961Pungor发现卤化银薄膜离子选择性应答1962清山发现氧化锌对可燃性气体选择性应答

2、1967电化学传感器研究进入了新时代7.1.1化学传感器分类按检测物质种类分：化学传感器离子传感器液膜型选择性FET固体膜型气体传感器生物传感器半导体接触燃烧性固体电解质电解型微生物酶传感器免疫传感器依据原理分：化学传感器热学式光学式电化学式质量式电导型电流型电位型7.1.2电位型传感器(potentiometricsensors)定义：将溶解于电解质溶液中的离子作用于离子电极而产生的电动势作为传感器的输出而实现离子的检测，通过平衡电位来确定物质浓度。其中研究最多的是离子传感器，而离子传感器中最多的是pH传感器离子传感器也叫做离子选择性电极（ion-selectiveelectr

3、ode,ISE)，它响应于特定的离子，其构造的主要部分是离子选择性膜。因为膜电位随着被测定离子的浓度而变化，所以通过离子选择性膜的膜电位可以测定出离子的浓度。膜电位：内部参比电极和外部参比电极之间的电位差。也有把外部参比电极组合成一体化的传感器。有的传感器还带有温度补偿用的热敏电阻。离子传感器主要构造：参比电极(SCE或Ag-AgCl)内部基准液(0.1mol/kg,强)玻璃薄膜液膜及载体固体膜离子传感器膜电位原理：膜电位与溶液中离子Mn+活度aMn+的关系，可用能斯特方程来表示：对于阴离子Rn-有选择性的电极,则有如下的关系:离子选择性电极与甘汞电极组成电池后，配制一系列已知浓

4、度的标准溶液，并以测得的电动势E值与相应的lgaMn+值绘制校正曲线，即可按相同步骤求得未知溶液中欲测离子的浓度。例：氟离子传感器是以LaF3单晶片作为薄膜，内部标准溶液为0.lmol·kg-1KF和0.1mol·kg-1NaCl，可以写成：玻璃膜和氢离子浓度分别为aH+/aH+Ө的水溶液接触时，产生的膜电位为：298K时，E/V＝常数一0.05916pH较高的Na+存在时，还必须考虑Na+带来的影响，公式变为：式中，KH,Na叫做离子选择常数，KH,Na愈小，对H+的选择性越好。除测量PH的电极外，引进玻璃的成分，已制成了Na+,K+,NH4+,Ag+,Tl+,Li+,Rb+,

5、Cs+等一列一价阳离子的选择性电极。此外还种膜电极出现，例如用Ag2S压片可制成S2-离子选择性电极，已制成了F+,Cl-,Br-,I-,CN-,NO3-等阴离子选择电极。化学修饰电极电位传感器A.pH电位传感器a.聚(1,2-二氨基苯)修饰电极pH=4~10之间几乎呈能斯特响应，斜率为53mV/pH，线性相关系数为0.991。由于电极表面聚合物中胺链的质子化所引起b.苯酚、苯胺及其衍生物电化学聚合修饰电极c.4,4’-二氨基联苯、8-羟基喹啉及一些含羟基、氮原子的芳香化合物修饰电极掺杂有Cl-,Br-,ClO4-,NO3-等阴离子的导电高分子—聚吡咯（PPy）修饰电极对所掺杂离

6、子B.阴离子和钾离子电位传感器例：对于Cl-掺杂的PPy薄膜电极，浸人含有Cl-的溶液中活化一段时间，对Cl-显示了稳定的电位响应。在10-4~0.1mol·kg-1浓度范围内呈现能斯特响应，斜率为-58~60mV/pCl，检测下限为3.510-5mol·kg-1C.采用共价键合的二茂铁修饰电极能用作L-抗坏血酸的电位传感器电位响应与pH=2.2氨基乙酸缓冲溶液中的L-抗坏血酸浓度在10-3~10-6mol·kg-1之间呈线性关系，电极电势响应斜率为51.5mV，线性相关系数为0.9997概述1控制电位电解型气体传感器2生物电化学传感器37.2.1控制电位电解型气体传感器的发展

7、目前检测气体的主要方法：(1)热导分析（常用于气相色谱分析）；(2)磁式氧分析；(3)电子捕获分析；(4)紫外吸收分析法；(5)光纤传感器；(6)半导体器；(7)化学发光式气体分析仪；(8)电化学式传感器；(9)化学分析法。不同传感器比较比较：a.化学发光式气体分析仪：优点——检测灵敏度高、准确性能强等，缺点——仪器体积大，不能实时监测，价格昂贵b.半导体气敏传感器：灵敏度较低，重现性较差，只能用作一般报警器。c.电化学式传感器：灵敏度高，准确性好，体积小，操作简单，携带方便，可