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

1、水體污染已被認為是人類生存環(huán)境主要威脅之一,對其進行監(jiān)測和控制勢在必行。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)檢測中是必須要求的。目前對這些指標的檢測主要依賴于現(xiàn)場采樣和單獨檢測分析,不能獲得實時、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、檢測迅速準確,能適應(yīng)復(fù)雜、惡劣的現(xiàn)場檢測環(huán)境且成本低的在線檢測傳感器,將會給水質(zhì)監(jiān)測提供極大的便利。參比電極作為穩(wěn)定電位的提供者在電化學(xué)測試中不可或缺,而實

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

3、制作:基于微細加工技術(shù)的特點和電化學(xué)修飾電極的基本原理的綜合考慮,設(shè)計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試:用電化學(xué)工作站對集成的參比電極的電化學(xué)性能進行測試,伏安特性曲線顯示了很好的重復(fù)性、穩(wěn)定性和可逆性;并對該參比電極電位的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性及電極電位對氯離子和溫度的響應(yīng)均做了測試,實驗結(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.微陣列傳感器的測試:基于電化學(xué)工作站分別對pH、氧化還原電位、電導(dǎo)率和溫度傳感器分別做了測試,實驗結(jié)果表明:pH傳感器的能斯特斜率達-78.19mV/pH,具有較高的靈敏度且響應(yīng)時間一般為3～5s:在校準液中氧化還原電位的標準斜率為0.99733,接近于理論值1.0000,可以準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,可以對一般水體的電導(dǎo)率進行測定;Pt溫度傳感器的電