海底pH的原位探测：镀Nafion膜的Ir/IrO2电极

洋中脊热液流体及大陆斜坡气体水合物区的冷泉中溶解有硫离子.Ir/IrO2电极对硫离子非常敏感.虽然它和Ag/AgCl参比电极配对在pH 0～14中具有优良性能,但在含有2×10-4mol/L Na2S的缓冲溶液(pH=12.6)中无法得到稳定电位.测试初期是高强度假信号,然后是上下波动的信号曲线.为克服硫离子的干扰,在Ir/IrO2电极表面镀上了Nafion膜.Nafion是杜邦公司生产的一种聚合物选择性半透膜.相对于为未镀Nafion膜的Ir/IrO2电极而言,镀膜电极不仅对不同pH值溶液响应良好,而且在含有2×10-4mol/L Na2S的缓冲溶液中信号稳定,表明了硫离子的干扰被有效屏蔽.固态镀膜Ir/IrO2和Ag/AgCl电极对适用于对海底热液和冷泉的pH测定与长期观测.     

基于固态Ag/AgCl参比电极的氧化钨pH电化学传感器的研究

通过浸涂法在钨金属丝上涂敷氧化钨氢离子敏感膜,制备了氧化钨H 选择性电极,采用尿素改性聚乙烯醇作为参比电极的固态薄膜材料并进行KCl掺杂,经Nafion膜进行修饰后制备了固态参比电极.利用自制的氧化钨pH电极与固态参比电极制成pH电化学传感器,该传感器具有良好的响应电位E-pH线性函数关系,响应范围为pH2～pH11.响应灵敏度与氧化钨的热处理温度有关,200℃热处理后的响应灵敏度为52.81 mV/pH, 响应时间与氧化钨敏感膜、测试溶液pH值以及溶液温度有关.在pH2→pH11→pH2循环测试过程中,传感器的滞后效应较小.该传感器有良好的选择性,响应行为不受Na 、F-等常见离子的影响,但是受到氧化还原性的NO-3、I-等离子的干扰.传感器内阻很低为22.8 kΩ,远小于玻璃pH计的内阻(1×109 Ω).该传感器在各种饮料中具有较高测量精度,与玻璃pH计的测量值进行对比,两者的差值在(-0.06 pH, 0.15 pH)范围内.在10-5M→10-1M柠檬酸溶液中,传感器的响应电位与溶液浓度存在良好的线性关系,响应时间小于1 min.     

PAMAM-SiO2复合纳米颗粒增强的葡萄糖传感器

将PAMAM-SiO2复合纳米颗粒和葡萄糖氧化酶通过壳聚糖-SiO2溶胶-凝胶固定于普鲁士蓝修饰的工作电极表面,然后以自制铂片电极为对电极、甘汞电极为参比电极,组成三电极体系,测定电镀废水中重金属离子的浓度.考察了电极的选择、葡萄糖氧化酶的固定量、复合颗粒的修饰量、温度、缓冲溶液的pH值、扫描速率等因素对葡萄糖传感器响应信号的影响.实验结果表明:选用铂盘电极、葡萄糖氧化酶固定量为4.9 U、添加浓度为1.5mmol/L纳米复合颗粒3.5 μL、在25℃、pH 6.64、扫描速率为20mV/s的条件下进行测量,响应电流最大.检测Hg2+时,传感器的线性响应范围为2.5-22.5μmol/L,检出限为2.5×10-5mol/L,相关系数为O.97(n=9).     

硒、碲改性的锑pH电极的研究

该文用硒、碲对锑pH电极进行改性,制备了锑/硒化锑pH电极和锑/碲化锑pH电极.锑/硒化锑pH电极在pH=2～9范围内呈线性响应,响应斜率为55 mV/pH;锑/碲化锑pH电极在pH=3～7范围内呈线性响应,响应斜率为53 mV/pH.改性后的锑电极改善了原有锑pH电极的电位漂移特性.     

一种可用于混凝土内部固态MnO2参比电极研究

研发一种可用于混凝土内部固态MnO2参比电极。电极主要材料为MnO2胶体、Ca(OH)2胶体和高纯度石墨粉末。调整材料质量配比制备A、B和C类固态MnO2参比电极,配置模拟混凝土内部环境的混凝土模拟液进行MnO2参比电极对比试验研究。通过电位波动限值分析MnO2参比电极不合格率;通过电极电位值相对标准误差分析其重现性、稳定性、温度、碳化和氯离子敏感性五项性能;给定各项性能权重值进而计算综合分数值,评定MnO2参比电极综合性能。研究表明:A、B和C类MnO2电极具有较好的性能,其重现性性能低于其稳定性、温度、碳化和氯离子敏感性。C类MnO2电极各项性能以及综合性能最优,A、B类次之。所研发的固态MnO2参比电极对发展混凝土结构无损检测和长期健康监测电化学传感器技术具有重要意义。     

聚硫堇和磁性核／壳纳米粒子CoFe2O4／SiO2修饰电极对多巴胺的测定

制备了聚硫堇（PTh）-磁性核,壳纳米粒子CoFe2O4／SiO2修饰电极。研究了神经递质多巴胺（DA）在该修饰电极上的电化学行为。实验表明,PTh—CoFe2O4／SiO2复合膜修饰电极对DA的电催化作用优于PTh修饰电极。在pH7．5的PBS中,DA在该修饰电极上的CV曲线于-0．16V和-0．22V处出现一对灵敏的氧化还原峰,峰电流显著增加。差分脉冲伏安法（DPV）氧化峰电流ips与DA浓度在1．2×10^-7-3．6×10^-5mol／L范围内呈良好的线性关系,线性回归方程ips（μA）=5．307c（μmol／L）＋0．7891,r=0．9923,检出限为6．0×10^-8mol／L（S／N=3）。常见物质对DA的检测无干扰,DA注射液样品检测结果与中国药典2010版（二部）规定方法一致。     

高精度海洋温/盐/酸度集成微纳传感器制造与测试

面向"智慧海洋"应用需求,基于微机电系统(MEMS)技术设计制备了一批温度、盐度、酸度(pH值)三参数集成微纳传感器。温度测量采用铂电阻传感器,盐度测量采用4电极电导率传感器,pH测量采用钛/二氧化钛(Ti/TiO_2)为工作电极和液接式Ag/AgCl参比电极构成的两电极体系。采用电化学工作站分别测量了三个传感器的基本参数和性能,其中温度传感器的电阻为(2240±5)Ω,灵敏度为8.636Ω/℃,测量精度达到±0.01℃;电导率传感器在0.01 mol/L KCl溶液中精度为±0.000 5 S/m; pH传感器灵敏度为42.86 mV/pH。由于采用微机电加工技术,传感器尺寸小、成本低、可批量制造,将为海洋环境参数的高精度网格化测量提供核心传感器。     

金属铱／氧化铱pH电极的研制

本文采用热氧化法制备金属铱／氧化铱ｐＨ电极。电极在２－１２ｐＨ范围内具有良好的Ｎｅｒｎｓｔ响应，２５．０℃下斜率为６０±１ｍＶ／ｐＨ，响应时间小于３０ｓ。电极在不同温度下的斜率接近Ｎｅｒｎｓｔ理论斜率，新鲜电极老化过程中，Ｎｅｒｎｓｔ响庆直线向电位正方向平行漂移，电位漂移速度逐渐减慢至２ｍＶ／２４ｈｒ左右。     

基于聚苯胺的pH电极及其在CO2检测中的应用研究

本文研制了一种基于聚苯胺（PANI）的石墨pH电极,并将其成功地应用于CO2的检测中。在苯胺和盐酸的混合液中采用循环伏安法实现苯胺在石墨电极上的电聚合。实验表明,此基于聚苯胺的石墨pH电极在pH 1-12的范围内呈现出很好的响应：-63.80 mV/pH（T=23 ℃）,-65.81 mV/pH （T=48 ℃）。根据Severinghaus原理,研究了此传感器在pH 4-9内的pH响应情况,证明此聚苯胺修饰的石墨pH电极可被成功地应用于CO2的检测中,此CO2传感器在CO2浓度为0~1000 mbar的范围内,呈现很好的响应特性：S=42.25 mV/pCO2（mbar）=0.61 pH/pCO2（mbar）,且线性度为0.9839。因此,本文研制的基于PANI的石墨pH电极可应用于生物冶金中pH和CO2的检测中。     

铱取代Dawson型钨磷杂多酸聚吡咯薄膜修饰电极的制备及其电化学性能

通过缺位填充法合成了分子式为α_2-K_6P_2W_(17)O_(061)Ir(H_2O)(P_2W_(17)Ir)的铱(Ⅳ)取代十八钨磷酸盐。由红外光谱(IR)、紫外可见光谱(Uv—vis)和 X-射线衍射谱(XRD)表征 P_2W_(17)Ir,并证实其 Dawson 型结构。XRD 谱中 P_2W_(17)Ir 的2θ(°)值为6.66、6.96、7.92、13.18、19.44、24.58、24.94、26.74、28.38、28.68等。在玻碳电极(GC)上,用电化学方法将单取代 Dawson 型杂多酸盐 P_2W_(17)Ir 的阴离子掺杂到聚吡咯(PPy)薄膜中制成 P_2W_(17)Ir/PPy/GC 化学修饰电极,实验观察到一对氧化还原峰(Epa=-290mV,Epc=-320mV),该对峰归属于 P_2W_(17)Ir 中的铱原子。P_2W_(17)Ir/PPy/GC 既保持该杂多酸的电化学活性和电催化性能,又具有良好的稳定性和灵敏度。研究表明,0.10mol/L H_2SO_4(pH3.0,20℃)溶液中,聚吡咯薄膜中 P_2W_(17)Ir 的还原峰对 NO_2~-的电还原具有良好的催化活性,其催化电流与 NO_2~-浓度在1.0×10~(-6)～1.0×10~(-4)mol/L(20℃)范围内呈良好的线性关系,检测下限为5.0×10～(-7)mol/L,相关系数为0.9920。将 P_2W_(17)Ir/PPr/GC 用作电化学检测器对模拟水样进行了回收率测定(97%～99%),并探讨了催化反应的机理。     

微型涂丝膜pH传感器的研制

制备一种可供活体测量的针状微型pH传感器。以高纯度Pt丝为基体,PVC为载体,α—萘胺为活性物质,THF为溶剂制成涂丝H+离子选择性电极。该电极在pH=2~11范围内成良好的线性响应,平均响应斜率为48mV/pH,抗干扰能力强,相对标准偏差在2%以内,响应时间小于10 s。其针状结构在在体测量中应用方便。     

Composites: A novel alternative to construct solid state Ag/AgCl reference electrodes

An Ag/AgCl solid-state reference electrode is developed by means of a graphite–AgCl–Silver dag-epoxy resin composite. The response of the composite reference electrode (CRE) to chloride ions is evaluated; a linear non-nernstian response is observed associated to the following equation E = −15.15 (±1.10) − 44.05 (±0.38) log[Cl⁻]. Comparing the CRE's response potential versus a saturated commercial Ag/AgCl reference in KCl 0.1 M, a mean of 40.7 ± 0.4 mV of the distribution of potential versus time data is observed over a period of 1 h. The performance of the CRE as reference for a glass membrane electrode by means of direct pH measurements and quantitative determination of acids by acid–base titrations is evaluated obtaining statistically stable, precise and exact results compared with those obtained using a combined glass electrode. The typical cylindrical configuration of the CRE is changed to adapt it to a FIA system for the determination of ammonium ion, obtaining a sensitivity 50.30 ± 0.26 mV/log[NH₄⁺] and a linear range 8.5 × 10⁻⁵ to 0.1 M, which are analytical parameters statistically equivalent to those presented by the classical determination system.     

H~＋敏LAPS及其信号检测系统的研制

Ｈ＋敏光寻址电位传感器采用电解质Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＯ２—Ｓｉ结构，取光响应曲线的拐点电位值作为测量ｐＨ的输出参数．整个信号检测和数据处理过程在微处理器控制下实现．传感器的灵敏度为４８ｍＶ／ｐＨ．     

基于特殊形貌NiO电极的混合电位型C3 H6传感器研究

研究了特殊形貌NiO对基于该类敏感电极的混合电位C3 H6传感器的影响,实验数据显示：线型结构NiO敏感电极传感器在600℃下具有最好的响应值,达到了60 mV,其90%的响应和恢复分别为15,25 s。此传感器在600℃对0%～0.05% C3 H6具有较好敏感性能,且响应信号与气体体积分数对数之间有良好的线性关系,其灵敏度达－50.26 mV/decade。经气相催化分析,在400～600℃和0.01% C3 H6下,线型形貌NiO电极的平均气相催化效率最低,为31.4%（其余两种分别为42.7%,52.4%）,进而表现最优的传感器性能。     

W/WO_3/Nafion新型pH修饰电极的研究及其应用

讨论了一种新型pH修饰电极的制备及其应用。将钨(W)电极放置于2 0mol/LH2SO4中,在1 0～2 0V的电位区间内进行电化学氧化,通过该方法在W电极表面生成三氧化钨(WO3)膜。为了排除样品中的污染,在W/WO3电极表面涂敷了一层Nafion(全氟化离子交换剂)膜。该W/WO3/Nafion修饰电极在pH值2.0～12.0的范围内有良好的线性关系,能斯特(Nernstian)斜率为(-53.5±0.5)mV/pH;该电极对pH值6 0～7.0范围内的缓冲溶液响应时间为3s左右;同时,对pH测量过程中的干扰离子、稳定性、寿命和重现性等问题也进行了讨论。最后,还将该修饰pH电极用于多种饮料中pH水平的测定,并和常规的pH玻璃电极进行了比较,获得满意的结果。     

卷烟纸中钾钠元素的快速测定应用

卷烟纸中钾钠元素含量的快速检测是研究关注的重点。将PNa玻璃电极和PK电极分别应用于卷烟纸中钠离子和钾离子的测定,响应时间短,对常规金属离子的选择性好;钠电极在pH=12.03的二异丙胺缓冲溶液中对钠离子的线性响应范围为2.0×10-6~2.0×10-2mol/L,能斯特响应斜率为55.6±0.6 mV/-pC(25℃),检测下限为6.31×10-7 mol/L;钾电极在pH=8.0的Tris-HCl缓冲溶液中对K+离子的线性响应范围为2.0×10-5~2.0×10-2mol/L,能斯特响应斜率为53.7±0.5 mV/-pC(25℃),检测下限为7.94×10-6 mol/L;且对卷烟纸样品中Na和K含量测定的回收率分别为94.5%~103.3%、92.8%~105.5%,与火焰原子吸收光谱方法比较,结果一致,有应用前景。     

全固态SiC参比电极的研制及应用

提出了一种全固态SiC参比电极制备方法.实验测试了该参比电极的稳定性、重现性、可逆性、响应时间、温度影响等因素.实验结果表明:该电极电位稳定在100 mV(vs.SCE)左右,响应时间30 s以内,具有重现性、可逆性好、使用寿命长、温度影响小等特点,可作为市售的饱和甘汞和Ag/AgCl参比电极的替代品使用.将该电极用于各种实际样品的测试中,结果令人满意.     

参比场效应晶体管(REFET)及 其与ISFET集成化的研究

本文介绍为实现带有参比电极的ISFET测量探头微型化而研制成的一种新型探头。采用等离子聚合方法在ISFET敏感栅上覆盖一层聚苯烯薄膜(PPS),使其成为对H~+不敏感的参比场效应晶体管(REFET)。而后采用IC艺,将ISFET,REFET和伪参比电极集成化,得到可用于微量溶液测量的微型探头,将探头中的ISFET和REFET按差分对管方式连接于差放线路中,由于两管对溶液中pH值响应不同,可输出随pH值变化的差模信号。研制的REFET在pH4～pH11范围内几乎无响应,表明了PPS膜具有较少的表面态及良好的H~+掩蔽性。用集成化探头测量pH值,灵敏度可达55mV/pH。     

基于等离子体修饰的PVC膜脲酶传感器

报道了一种基于等离子体修饰的PVC膜脲酶生物传感器。应用微波等离子体化学气相沉积技术,在pH敏感PVC膜上修饰一层带有氨基的乙二胺等离子体聚合物薄层,通过戊二醛共价交联固定脲酶分子,制成脲酶传感器。这种乙二胺等离子体聚合物薄层对pH敏感膜的响应特性影响小,且其表面氨基使得pH敏感膜更加易于与H+结合,检测范围向高pH方向偏移,响应斜率为45.73mV/pH,比未修饰的pH敏感膜电极的响应斜率42.81mV/pH有所提高。该脲酶传感器对尿素显示了良好的传感性能,其响应时间约为200s;在6.0×10-4~8.4×10-3mol/L范围,脲酶传感器的电位响应值与尿素浓度的对数存在良好的线性关系,相关系数为0.9978,检测下限为5.0×10-5mol/L。