应用电化学电化学传感器复习课程.ppt

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1、应用电化学电化学传感器了解电势型、电流型、电导型及电容型电化学传感器的工作原理；了解电化学传感器主要性能指标（如线性度、灵敏度等）的内涵；了解固体电解质氧传感器的工作原理、基本结构及应用领域；了解生物传感器的分类；了解电化学生物（酶）传感器的发展及三代电化学生物（酶）传感器的主要区别；目标&要求l电化学传感器概述l离子传感器l电化学气体传感器l电化学生物传感器第一节电化学传感器概述传感器基本概念及分类电化学传感器的分类及工作原理电化学传感器的性能指标传感器基本概念及分类传感器物理传感器化学传感器将化学组分、含量等化学信息转化为可用输出信

2、号的传感器GB7665-87：能够感受规定的被测量，并按照一定规则将其转化为可用输出信号的器件或装置。美国测量协会：对于特定被测量提供有效电信号输出的器件。将光、声、温度和压力等物理信息转化为可用输出信号的传感器2电化学传感器的分类及工作原理电化学传感器按检测对象分类按工作方式分类将待测物质以适当形式置于电化学反应池中，测量其电化学性质（如电位、电流和电量等）变化则可实现物质组成及含量的测定，基于此原理的化学传感器称为电化学传感器。离子传感器气体传感器生物传感器电势型传感器电流型传感器电导型传感器电势型传感器电势型传感器就是把化学量转换

3、为电势的电化学传感器，测量电势就可以测量化学量。M=D1＋D2＋dD1,D2液体接界电势d膜相内扩散电势电流型传感器电流型传感器又称控制电势电解型传感器，是把化学量转换为电流或电量的电化学传感器，通过测量电流或电量就可以测定化学量。测量方法：线性扫描法恒电势法电导型传感器电导型传感器是把化学量转换为电导的电化学传感器，电解质溶液能导电，当溶液中离子浓度发生变化时，其电导也随之改变，因此通过测量被测物的电导就可以测定化学量。3电化学传感器的性能指标电化学传感器线性度灵敏度分辨率&分辨力精度响应时间线性度指传感器的输出与输入之

4、间的线性程度。(1)可以大大简化传感器的理论分析和设计计算；(2)可为传感器的标定和数据处理带来很大方便；(3)可使仪表刻度盘均匀刻度，提高测量精度；(4)避免非线性补偿环节。灵敏度指传感器的输出变化与输入变化的比值。(1)待测物在检测系统中的传质速度；(2)电极材料的电化学活性；(3)反应过程中每摩尔物质传递的电流；(4)待测物在电解液中的溶解性和流动性；(5)传感器的几何形状和样品进入的方法；(6)膜电位的大小及达到平衡的时间长短；(7)工作电极产生的噪声信号大小。分辨率&分辨力用来表示传感器能够检测被测量的最小量值的性能指标。分辨

5、率：以满量程的百分数表示，是无量纲比率的量分辨力：以最小量程的单位值表示，是有量纲的量值精度指传感器的测量结果的可靠程度。它以给定的准确度表示重复某个读数的能力，误差愈小，则传感器的精度愈高。传感器的精度由其量程范围内的最大基本误差与满量程之比的百分数表示。响应时间指传感器可以获取测量信号的最短时间。电位型传感器，响应时间取决于膜电位达到平衡的时间长短；电流型传感器的响应时间在很大程度上取决于反应电阻R和界面电容C的RC时间常数，溶液电阻影响瞬间输出电流的大小，所以对响应时间也有一定影响。第二节离子传感器离子传感器的基本结构离子传感器的

6、分类酸度传感器（pH计）1离子传感器的基本结构内部标准溶液玻璃电极液膜及载体离子选择性膜固体膜2离子传感器的分类3酸度传感器（pH计）电位计－+参比电极参比电极Ag/AgClSCE高浓度H+溶液II低浓度H+溶液I玻璃薄膜H+H+H+X-X--+M=D1＋D2＋d顶部插入式pH探头伸拉式pH探头第三节电化学气体传感器1气体传感器的类型2氧传感器（氧电极）过氧化氢传感器（过氧化氢电极）气敏电极1气体传感器的类型气体传感器半导体气体传感器接触燃烧式气体传感器恒电位电解式气体传感器伽瓦尼电池式气体传感器固体电解质气体传感器恒电位电解式

7、气体传感器被测气体在恒电位条件下进行氧化或者还原，通过测定电流强度确定气体含量的传感器。伽瓦尼电池式气体传感器选择适当的电极反应使其与气体分子的电极反应配对组成电池，通过测定电池电流确定气体含量的传感器。固体电解质气体传感器利用固体电解质的离子传导性，通过测定固体电解质膜电势测定气体含量的传感器。2氧传感器电流型氧传感器的结构阳极电解液阴极氧气透过性塑料膜（如聚乙烯膜、Teflon膜等）电流型氧传感器的比较恒电位电解式氧传感器(用外部电源进行恒电位电解)阴极：Pt阳极：Ag/AgCl电解液：KCl溶液阴极：O2+2H2O+4e4OH-

8、阳极：4Ag+4Cl-4AgCl+4e伽瓦尼电池式氧传感器(利用电池反应而非外部电源)阴极：Pt阳极：Pb电解液：KOH溶液阴极：O2+2H2O+4e4OH-阳极：Pb+2OH-Pb(OH)2+2e固