新型全固態(tài)混凝土氯離子檢測(cè)傳感器的研制與性能測(cè)試.pdf

1、氯鹽入侵是導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的最主要因素之一，因此及時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)出混凝土環(huán)境中氯離子濃度，對(duì)有效判斷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)和及時(shí)采取修復(fù)措施具有重要意義。傳統(tǒng)的取樣分析法不能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。本文以MnO2電極作參比電極，Ag/AgCl/rGO電極為工作電極，經(jīng)過(guò)特定的組裝工藝，制備出了一種適用于混凝土環(huán)境氯離子濃度監(jiān)測(cè)的復(fù)合型傳感器。
　　本文首先通過(guò)電解氧化法制備了電解MnO2(EMD)材料，結(jié)合

2、固態(tài)凝膠電解質(zhì)以及泡沫混凝土半透膜制備出三層結(jié)構(gòu)的MnO2固體參比電極。對(duì)電極的電化性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明該電極在模擬孔溶液中浸泡280 d的電位波動(dòng)值在10 mV以?xún)?nèi)，并且具有較小的電化學(xué)阻抗和較大的腐蝕電流密度，電極的抗極化能力較好。對(duì)MnO2電極的溫度敏感性以及抗污染能力進(jìn)行測(cè)試，在0~50℃范圍內(nèi)電極的溫度系數(shù)為0.68 mV/℃；在pH值為9~13.5的范圍內(nèi)，pH值每升高0.1，電極電位值降低1.8 mV，比Nernst方程

3、計(jì)算的理論值5.9 mV低。電極電位基本不受Cl-，有機(jī)胺阻銹劑的影響。
　　其次，利用水熱還原法制備了Ag/AgCl/rGO復(fù)合納米粉體，通過(guò)對(duì)納米粉體微觀形貌的表征，發(fā)現(xiàn)其中納米Ag顆粒的直徑在50 nm以?xún)?nèi)，且均勻附著在石墨烯片層上。將復(fù)合材料涂覆在自制銀網(wǎng)上，壓制成Ag/AgCl/rGO電極，用于制備具有高靈敏度Cl-離子響應(yīng)的Ag/AgCl電極。在模擬孔溶液中的測(cè)試表明，該電極浸泡180 d的電位波動(dòng)值小于3 mV，氯離

4、子響應(yīng)能力的線(xiàn)性度較好，腐蝕電流密度較大，電極的抗極化能力較好。電極的溫度系數(shù)為0.41 mV/℃，并且電位值不受pH值的影響。
　　將Ag/AgCl/rGO電極表面包裹一層薄的PVA凝膠電解質(zhì)，與所制備的MnO2長(zhǎng)效參比電極一同埋置于硬化砂漿中，組成一個(gè)復(fù)合傳感器。然后將其浸泡在含有不同氯離子濃度的模擬孔溶液中，對(duì)其電位穩(wěn)定性以及氯離子響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明復(fù)合傳感器的電位穩(wěn)定性較好，且與Log[Cl-]呈較較高的線(xiàn)性度。在