集成Ag-AgCl參比電極的多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)陣列傳感器的研制.pdf

1、水體污染已被認(rèn)為是人類生存環(huán)境主要威脅之一,對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制勢(shì)在必行。氧化還原電位、pH、電導(dǎo)率、溫度等作為反應(yīng)水質(zhì)好壞的重要參數(shù),在環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)中是必須要求的。目前對(duì)這些指標(biāo)的檢測(cè)主要依賴于現(xiàn)場(chǎng)采樣和單獨(dú)檢測(cè)分析,不能獲得實(shí)時(shí)、連續(xù)的數(shù)據(jù),因此研制出小型的、多參數(shù)集成、易于維護(hù)、檢測(cè)迅速準(zhǔn)確,能適應(yīng)復(fù)雜、惡劣的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境且成本低的在線檢測(cè)傳感器,將會(huì)給水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供極大的便利。參比電極作為穩(wěn)定電位的提供者在電化學(xué)測(cè)試中不可或缺,而實(shí)

2、現(xiàn)參比電極的集成化將有效解決傳感器集成化、微型化的問(wèn)題。本論文主要是利用MEMS工藝制作出Pt集成微電極,通過(guò)電化學(xué)修飾,制備了IrOx金屬氧化物的pH測(cè)試電極;在集成微電極的一個(gè)裸露電極上制備一層Ag/AgCl薄膜,用聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成微空腔對(duì)內(nèi)參比液進(jìn)行封裝,形成了集成參比電極;最終以電化學(xué)檢測(cè)的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)水體溫度、電導(dǎo)率、氧化還原電位和pH值的在線實(shí)時(shí)測(cè)定。本論文主要完成了以下工作:
　　 1.傳感器的設(shè)計(jì)與

3、制作:基于微細(xì)加工技術(shù)的特點(diǎn)和電化學(xué)修飾電極的基本原理的綜合考慮,設(shè)計(jì)了集成微陣列傳感器的加工工藝流程及電化學(xué)修飾電極的步驟,完成了集成傳感器的制備;
　　 2.集成參比電極的性能測(cè)試:用電化學(xué)工作站對(duì)集成的參比電極的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試,伏安特性曲線顯示了很好的重復(fù)性、穩(wěn)定性和可逆性;并對(duì)該參比電極電位的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性及電極電位對(duì)氯離子和溫度的響應(yīng)均做了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:參比電極電位漂移在0.2mV內(nèi)且具有較高的重現(xiàn)性,對(duì)氯離

4、子和溫度均符合能斯特響應(yīng);
　　 3.微陣列傳感器的測(cè)試:基于電化學(xué)工作站分別對(duì)pH、氧化還原電位、電導(dǎo)率和溫度傳感器分別做了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:pH傳感器的能斯特斜率達(dá)-78.19mV/pH,具有較高的靈敏度且響應(yīng)時(shí)間一般為3～5s:在校準(zhǔn)液中氧化還原電位的標(biāo)準(zhǔn)斜率為0.99733,接近于理論值1.0000,可以準(zhǔn)確的表征水體氧化還原電位值;電導(dǎo)率傳感器的電極常數(shù)為2.723,可以對(duì)一般水體的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定;Pt溫度傳感器的電