第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第一節(jié)電化學(xué)測量基礎(chǔ)第二節(jié)離子選擇電極第三節(jié)氣敏電極第四節(jié)離子敏場效應(yīng)管第五節(jié)半導(dǎo)體陶瓷氣敏傳感器第六節(jié)半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第一節(jié)電化學(xué)測量基第十章化學(xué)傳感器

包括兩部分內(nèi)容：電化學(xué)傳感器和半導(dǎo)體氣、濕敏傳感器。原理：化學(xué)傳感器是對(duì)化學(xué)物質(zhì)敏感而且能將其量轉(zhuǎn)變成電學(xué)信號(hào)的器件。特點(diǎn)：

1、電化學(xué)傳感器不僅能監(jiān)測離子而且能測定溶解在生理液體中各種氣體的含量，如血液中氧和二氧化碳的含量。

2、傳感器結(jié)構(gòu)簡單，取樣少、測定快、靈敏度高。

3、隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，使傳感器得以微型化，能在體內(nèi)或刺入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行測量。

4、在與計(jì)算機(jī)結(jié)合，可使傳感器智能化。

5、電化學(xué)傳感器的電極又是酶、免疫、微生物傳感器等的主要部件。氣、濕敏傳感器主要用于環(huán)境監(jiān)測。第十章化學(xué)傳感器包括兩部分內(nèi)容：電化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器主要應(yīng)用第十章化學(xué)傳感器主要應(yīng)用第十章化學(xué)傳感器

第一節(jié)電化學(xué)測量基礎(chǔ)一、電位型電化學(xué)傳感器電位型電化學(xué)傳感器是在電極和溶液界面上可逆地發(fā)生電極反應(yīng)時(shí)把被測化學(xué)物質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢恍盘?hào)的測定器件。在平衡條件下，被測的化學(xué)物質(zhì)量與電極電位的關(guān)系符合能斯特(Nernst)方程：

e=a+blgC第十章化學(xué)傳感器第一節(jié)電化學(xué)測量基礎(chǔ)第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器2、電流型電化學(xué)傳感器在外加電壓下在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電池稱為電解電池。電解電池有兩種方法測量溶液中的離子濃度。一種是測量電流的，則為伏安法測量系統(tǒng)，其中測量擴(kuò)散電流的稱為極譜法；另一種是測量電量。第十章化學(xué)傳感器2、電流型電化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器3、電導(dǎo)型電化學(xué)傳感電導(dǎo)(S)是電阻(R)的倒數(shù)，以西門子(Siemens)為單位。在兩個(gè)電極之間電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)可用下式表示：

S＝1／R＝AK／d

為避免電極的雙電層充電、以及其他與直流電流有關(guān)現(xiàn)象的產(chǎn)生，通常采用交流電源測量溶液的電導(dǎo)。第十章化學(xué)傳感器3、電導(dǎo)型電化學(xué)傳感第十章化學(xué)傳感器4、電極的種類電化學(xué)傳感器最重要的敏感器件是電化學(xué)電極。根據(jù)電極在電化學(xué)傳感器中所起的作用不同，可將電極分為四類。

(1)參比電極：在測量電極電位時(shí)用作基準(zhǔn)電位的電極稱為參比電極。標(biāo)準(zhǔn)氫電極是一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的參比電極。為制作和使用方便，常用銀／氯化銀電極和甘汞電極作為參比電極。

第十章化學(xué)傳感器4、電極的種類第十章化學(xué)傳感器(2)指示電極：根據(jù)電極電位的大小能指示出溶液中物質(zhì)含量的電極稱為指示電極。屬于此類電極的有離子選擇電極和一些用金屬或非金屬構(gòu)成的電極，如銅、金、鉑、碳、石墨等電極。

(3)工作電極和輔助電極：有些物質(zhì)的測定，需在電極上加一定的電壓使其電解，然后根據(jù)其電解電流的大小測定物質(zhì)含量。為構(gòu)成電學(xué)回路，需取兩個(gè)電極同時(shí)插入電解池中，其中一個(gè)電極是根據(jù)其電解電流的大小測定物質(zhì)含量的，此電極稱為工作電極而另一個(gè)電極，是為測定電流構(gòu)成回路所用的電極，該電極稱為輔助電極或?qū)﹄姌O第十章化學(xué)傳感器(2)指示電極：根據(jù)電極電位第十章化學(xué)傳感器

有時(shí)需知道或控制工作電極電極電位的大小，常在電解池中插入一支參比電極，此時(shí)這個(gè)系統(tǒng)含有三個(gè)電極：參比電極，工作電極和輔助電極。傳感器這種構(gòu)成方式稱為三電極系統(tǒng)。有時(shí)把參比電極既作輔助電極又作參比電極用，這種構(gòu)成方式稱為二電極系統(tǒng)。第十章化學(xué)傳感器有時(shí)需知道或控制工作電極電極第十章化學(xué)傳感器

二、電化學(xué)傳感器有關(guān)的基礎(chǔ)概念

1、電解質(zhì)溶液的性質(zhì)

(1)電離常數(shù)將電解質(zhì)溶于水中所構(gòu)成的溶液稱為電解質(zhì)溶液。以[BA]表示平衡時(shí)未電離的分子濃度，以[A-]和[B+]分別表示平衡時(shí)A-和B+離子濃度，根據(jù)質(zhì)量作用定律，電離常數(shù)可寫為：電離常數(shù)的大小是表示電解質(zhì)電離能力的一個(gè)主要參數(shù)。第十章化學(xué)傳感器二、電化學(xué)傳感器有關(guān)的基礎(chǔ)概念第十章化學(xué)傳感器(2)活度和活度系數(shù)在電解質(zhì)溶液中，由于離子、離子與溶劑分子間的相互作用，溶液濃度不能真正代表有效濃度，因此引入活度和活度系數(shù)這個(gè)概念，濃度c和活度a之間有如下關(guān)系：

a=rc

式中r稱為活度系數(shù)，它是表示濃度有百分之幾是有效的。通常0<r≤1。當(dāng)溶液無限稀時(shí)r→1。對(duì)一一價(jià)或二二價(jià)的電解質(zhì)陽離子和陰離子的活度可分別表示為：

a+=r+·ca-=r-·c第十章化學(xué)傳感器(2)活度和活度系數(shù)在電解第十章化學(xué)傳感器

對(duì)電解質(zhì)而言，正負(fù)離子總是同時(shí)存在的，目前尚無法測定單個(gè)離子的活度系數(shù)，但從實(shí)驗(yàn)可測定(r+·r-)1/2。(r+·r-)1/2是正負(fù)離子活度系數(shù)的幾何平均，故將它定義為離子平均活度系數(shù)，以r±表示，則

r±=第十章化學(xué)傳感器對(duì)電解質(zhì)而言，正負(fù)離子總是同第十章化學(xué)傳感器2、電化學(xué)電池

(1)電極電位的產(chǎn)生：當(dāng)將金屬M(fèi)浸于其離子M+的溶液中時(shí)，在金屬與溶液的界面上發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電極電位。

第十章化學(xué)傳感器2、電化學(xué)電池第十章化學(xué)傳感器

因?yàn)殡姌O是良導(dǎo)體，所以在靜電力的作用下，在電極上剩余電荷總是緊貼在電極與溶液的界面上，而在溶液中，由于離子的熱運(yùn)動(dòng)和靜電力的作用，靠近電極附近的離子分布得不均勻，形成擴(kuò)散雙層。擴(kuò)散雙層包括兩部分，第一部分是與電極緊密相連的緊密層d，其厚度為水化離子半徑，其電位為電極電位E與電動(dòng)電位φ之差；第二部分是擴(kuò)散層，其電位是液相中的電位差，通常稱為電動(dòng)電位φ。第十章化學(xué)傳感器因?yàn)殡姌O是良導(dǎo)體，所以在靜電第十章化學(xué)傳感器（2）能斯特方程

aA+bB+Ze?gG+hH電極電位第十章化學(xué)傳感器（2）能斯特方程電極電位第十章化學(xué)傳感器(3)電化學(xué)電池的電動(dòng)勢：在此所講的電池是自發(fā)電池，就是由于電極上自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢的電池。

產(chǎn)生電池電動(dòng)勢的原因是電極上的氧化還原反應(yīng)，而氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能是通過電極轉(zhuǎn)變成電能的，因此電極是個(gè)換能器。第十章化學(xué)傳感器(3)電化學(xué)電池的電動(dòng)勢：第十章化學(xué)傳感器

符號(hào)“︱”表示兩相界面；“‖”表示鹽橋。加接鹽橋，可消除液接電位。此時(shí)，電池電動(dòng)勢E等于正極的電極電位E+與負(fù)極的電極電位E-之差：

計(jì)算電池電動(dòng)勢有兩種方法：一種是先算出各電極的電極電位，然后按上式計(jì)算電池電動(dòng)勢；另一種是按總的電池反應(yīng)來計(jì)算。

第十章化學(xué)傳感器符號(hào)“︱”表示兩相界面；“‖”表示第十章化學(xué)傳感器對(duì)于一個(gè)總的電池反應(yīng)為：

式中E0為兩個(gè)電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位之差，稱為電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢；Z為電池反應(yīng)時(shí)電子得失的數(shù)目；a為參加反應(yīng)各物質(zhì)的活度。2第十章化學(xué)傳感器對(duì)于一個(gè)總的電池反應(yīng)為：式中第十章化學(xué)傳感器(4)液接電位和鹽橋有些電池內(nèi)部有兩種溶液相互接觸，則要產(chǎn)生相互擴(kuò)散。由于正負(fù)離子擴(kuò)散速度不同，在兩液交界面上形成電雙層，從而產(chǎn)生電位差，這種電位差稱為液接電位或稱擴(kuò)散電位。

1)相同溶質(zhì)而濃度不同的兩種溶液相接觸時(shí)，如0.1mol／LHCl︱0.01mol／LHCl，左方HCl濃度高，因此向右擴(kuò)散。因H+比C1-離子遷移速度快，所以右邊帶正電，左邊帶負(fù)電，從而產(chǎn)生液接電位。第十章化學(xué)傳感器(4)液接電位和鹽橋第十章化學(xué)傳感器2)兩種不同溶質(zhì)而濃度相同的溶液相接觸時(shí)如0.lmol／L，KCl︱0.lmol／LHCl，兩邊C1-離子濃度相同，右邊H+比左邊K+遷移速度快，因此左方帶正電，右方帶負(fù)電，從而產(chǎn)液接電位。

3)兩種溶質(zhì)不同，濃度也不同的溶液相接觸時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生液接電位。液接電位的正負(fù)，要視兩邊的電解質(zhì)成分和濃度而定。

第十章化學(xué)傳感器2)兩種不同溶質(zhì)而濃度相第十章化學(xué)傳感器

鹽橋：通常液接電位的數(shù)值約為30mV。為減小此電位，通常在兩液間插入一個(gè)鹽橋。鹽橋是由裝有電解質(zhì)和凝膠狀瓊脂的U形玻璃管所構(gòu)成。鹽橋所用的電解質(zhì)通常是正負(fù)離子遷移速度相近的電解質(zhì)如KCl、KNO3或NH4NO3等，而且鹽的濃度比較高。在它與電池中兩溶液接觸時(shí)，鹽橋溶液的離子向兩邊溶液擴(kuò)散。因鹽橋中鹽的正負(fù)離子遷移速度相近，所以液接電位很小，只有幾個(gè)毫伏，而且在兩個(gè)新界面上產(chǎn)生的液接電位大小相同符號(hào)相反，可以互相抵消。第十章化學(xué)傳感器鹽橋：第十章化學(xué)傳感器3、參比電極

(1)標(biāo)準(zhǔn)氫電極：標(biāo)準(zhǔn)氫電極的結(jié)構(gòu)如圖示。在電極瓶內(nèi)裝有H+，其活度等于1的鹽酸溶液(1.184NHCl)，插入鍍鉑黑的鉑片，通入壓力等于1大氣壓的氫氣。在這種條件下構(gòu)成的氫電極稱為標(biāo)準(zhǔn)氫電極。它的電極電位人為地規(guī)定為零。鍍鉑黑可增大氫氣吸附面積。吸附了氫氣的鍍鉑黑的鉑片可視為一個(gè)“氫氣棒”。第十章化學(xué)傳感器3、參比電極第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器(2)甘汞電極：甘汞電極是二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極，它是將Hg和Hg2Cl2

的糊狀物浸入含有Cl-溶液中，插入鉑導(dǎo)線所構(gòu)成。第十章化學(xué)傳感器(2)甘汞電極：甘汞電極是二第十章化學(xué)傳感器(3)銀／氯化銀電極：銀／氯化銀電極是一種性能較好的參比電極。它的結(jié)構(gòu)簡單，只需在銀絲(或銀薄膜)上鍍上一薄層氯化銀，并浸入一定濃度KCl溶液中便可作成。第十章化學(xué)傳感器(3)銀／氯化銀電極：第十章化學(xué)傳感器第二節(jié)離子選擇電極

離子選擇電極是一種用特殊敏感薄膜制作的，對(duì)溶液中特定離子具有選擇響應(yīng)的電極。離子選擇電極的一個(gè)典型的例子就是pH玻璃電極，它對(duì)H+具有選擇性的響應(yīng)。這類電極的電極電位與特定離子的活度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，故可作為指示電極測定溶液中離子的活度。由于操作簡單，測定快速，靈敏度高，重復(fù)性好，因此應(yīng)用廣泛。第十章化學(xué)傳感器第二節(jié)離子選擇電極第十章化學(xué)傳感器

一、理論和特性

1、理論離子選擇電極通常由電極管、內(nèi)參比電極、內(nèi)參比液和敏感膜四個(gè)部分構(gòu)成。因?yàn)槊舾心な窃诒粶y溶液和內(nèi)參比溶液之間，所以在兩個(gè)相界面上進(jìn)行離子交換和擴(kuò)散作用。達(dá)到平衡時(shí)便產(chǎn)生恒定的相界電位。此時(shí)膜內(nèi)和膜外兩個(gè)相界電位之差就是膜電位。膜電位的大小與膜內(nèi)外的離子活度有關(guān)。第十章化學(xué)傳感器一、理論和特性第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器

當(dāng)aMZ+(內(nèi))＝aMZ+(外)，而E≠0時(shí)，此時(shí)的膜電位稱為不對(duì)稱電位，其數(shù)值大小為：陽離子選擇電極電位陰離子選擇電極電位指定離子選擇電極，不對(duì)稱電位是常數(shù)則有：第十章化學(xué)傳感器當(dāng)aMZ+(內(nèi))＝aMZ+第十章化學(xué)傳感器2、特性

(1)檢測極限：從離子選擇電極的能斯特方程式可以看出，離子選擇電極的電極電位與被測離子活度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，但實(shí)驗(yàn)得到的曲線是在一定范圍內(nèi)與被測離子活度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。檢測極限第十章化學(xué)傳感器2、特性檢測極限第十章化學(xué)傳感器(2)選擇性：一支離子選擇電極可以對(duì)不同離子有不同程度的響應(yīng)，因此存在干擾的問題。電極對(duì)各種離子選擇性能的不同可用電位選擇性系數(shù)來表示。A表示被測離子；X表示干擾離子。第十章化學(xué)傳感器(2)選擇性：一支離子選擇電極第十章化學(xué)傳感器電位選擇性系數(shù)的確定方法：分別溶液法：用同一支電極分別測定被測離子和干擾離子X在不同活度時(shí)的電位，畫出兩條EISE對(duì)lga的關(guān)系曲線，然后用等活度法或等電位法求出電位選擇性系數(shù)。①等活度法：②等電位法：第十章化學(xué)傳感器電位選擇性系數(shù)的確定方法：①等活度法：②等電第十章化學(xué)傳感器

混合溶液法：此法與上述方法不同，是將被測離子和干擾離子混合在一起，觀察電極對(duì)它們的混合響應(yīng)。在這種方法中也有兩種確定的方法。①固定干擾法：在混合溶液中含有恒定活度的干擾離子，設(shè)其活度為ax，改變被測離子活度，測定離子選擇電極在相應(yīng)的離子活度溶液中的電極電位。按等電位法公式計(jì)算。②固定活度法：此法是在混合溶液中固定被測離子的活度，改變干擾離子的活度，再測定其相應(yīng)的電極電位。其原理和計(jì)算方法與固定干擾法相同。第十章化學(xué)傳感器混合溶液法：此法與上述方法不第十章化學(xué)傳感器(3)阻抗特性：離子選擇電極的直流電阻與電極材料有關(guān)。玻璃電極的直流電阻約為幾百兆歐，晶體膜電極約為幾萬歐。電阻的大小決定著測定電位時(shí)所用的放大器的輸入阻抗，因此需要知道電極阻抗的數(shù)值。電極阻抗通常是通過測定電池阻抗來估算。電池的內(nèi)阻是離子選擇電極、電池液和參比電極三者電阻之和。因?yàn)殡x子選擇電極的阻值遠(yuǎn)大于電池液和參比電極二者電阻之和，故可將電池的電阻近似地視為離子選擇電極的電阻RISE。

第十章化學(xué)傳感器(3)阻抗特性：離子選擇電極第十章化學(xué)傳感器

測量時(shí)，先測出電池的電動(dòng)勢Ex，然后再在電池兩極間串接一個(gè)與電池內(nèi)阻接近的電阻Re，測出Re兩端電壓V，則電池內(nèi)阻Rx?？砂聪率接?jì)算：

(4)響應(yīng)時(shí)間：響應(yīng)時(shí)間是指從電極插入溶液到電極達(dá)到平衡電位所需要的時(shí)間。國際上規(guī)定：響應(yīng)時(shí)間是指電極電位到達(dá)離最終平衡電位1mv時(shí)所需的時(shí)間。一支好電極，響應(yīng)時(shí)間小于1s。第十章化學(xué)傳感器測量時(shí)，先測出電池的電動(dòng)勢E第十章化學(xué)傳感器

二、玻璃電極及其應(yīng)用

1、響應(yīng)機(jī)理

玻璃電極是由固態(tài)玻璃薄膜構(gòu)成的電極。玻璃電極玻璃薄膜的組成不同，玻璃電極對(duì)離子產(chǎn)生選擇性的響應(yīng)也不同。第十章化學(xué)傳感器二、玻璃電極及其應(yīng)用第十章化學(xué)傳感器相界電位玻璃膜擴(kuò)散電位相界電位第十章化學(xué)傳感器相界電位玻璃膜擴(kuò)散電位相界電位第十章化學(xué)傳感器2、玻璃電極的類型和結(jié)構(gòu)玻璃電極大致可分為實(shí)驗(yàn)室常用的和醫(yī)用的兩大類：

(1)實(shí)驗(yàn)室常用的玻璃電極，其形狀有多種，最常用的是球形。玻璃電極的膜電位有兩種引出方法。

第十章化學(xué)傳感器2、玻璃電極的類型和結(jié)構(gòu)第十章化學(xué)傳感器

一種是以Ag／AgCl電極作為參比電極將其插入含有一定Cl-活度的內(nèi)參比液中，以便使Ag／AgCl電極產(chǎn)生恒定的電位。所用的內(nèi)參比液，根據(jù)電極的種類不同而不同。pH玻璃電極常用1mol／L的HCl；鈉電極常用0.1或1mol／L的NaCI；鉀電極常用0.1或1mol／L的KCl。另一種方法是用導(dǎo)體直接連接，即在電極成型后使玻璃膜直接與Hg、Ag或AgCI接觸。這種制作方法比較牢固，內(nèi)阻較高，適于室外使用。第十章化學(xué)傳感器一種是以Ag／AgCl電極作第十章化學(xué)傳感器(2)醫(yī)用玻璃電極有如下幾種形式：

1)毛細(xì)管型：第十章化學(xué)傳感器(2)醫(yī)用玻璃電極有如下幾種形式：第十章化學(xué)傳感器2)導(dǎo)管型：第十章化學(xué)傳感器2)導(dǎo)管型：第十章化學(xué)傳感器3)微電極型：密封式和非密封式第十章化學(xué)傳感器3)微電極型：密封式和非密封式第十章化學(xué)傳感器3、玻璃電極的特性

(1)pH玻璃電極的氫功能：所謂玻璃電極的氫功能是指玻璃電極的電極電位與溶液pH之間關(guān)系與能斯特方程符合的程度。衡量其符合程度有兩個(gè)指標(biāo)：一是在一定溫度下所測得的電極電位是否與氫離子活度aH+的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系；二是其斜率是否為

2.303RT／F。第十章化學(xué)傳感器3、玻璃電極的特性第十章化學(xué)傳感器(2)不對(duì)稱電位：在敏感玻璃膜兩側(cè)放入組分和濃度相同的溶液，在兩側(cè)溶液中各插入一支性能相同的參比電極，兩個(gè)電極之間的電位差理應(yīng)為零。但實(shí)際上常存在一個(gè)電位差，此電位差稱為不對(duì)稱電位。其數(shù)值一般在幾個(gè)毫伏到20mV左右。產(chǎn)生不對(duì)稱電位的原因主要是因?yàn)椴Ａ?nèi)外表面性質(zhì)不同造成的。此電位差可通過測量電路加以調(diào)整。

第十章化學(xué)傳感器(2)不對(duì)稱電位：在敏感玻璃第十章化學(xué)傳感器(3)玻璃電極電阻：玻璃電極電阻應(yīng)包括玻璃膜內(nèi)阻和電極絕緣電阻。對(duì)球形，其值一般在(1~500)×106Ω。玻璃膜內(nèi)阻與玻璃組分、膜厚、膜面積、表面性質(zhì)以及溫度有關(guān)玻璃電極的電阻對(duì)于溫度的變化十分靈敏。第十章化學(xué)傳感器(3)玻璃電極電阻：玻璃電極電第十章化學(xué)傳感器4、測量電路由于玻璃電極阻抗很高，因此要求電位測量電路：阻抗高，電流小。為此，常采用由場效應(yīng)管和高阻變?nèi)萜鹘M成的調(diào)制型放大器。這種放大器不僅具有高輸入阻抗和低輸入電流，而且具有工作可靠、低噪聲、低功耗和尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。電池等效電路圖測量的相對(duì)誤差第十章化學(xué)傳感器4、測量電路電池等效電路圖測量的相對(duì)誤差第十章化學(xué)傳感器

三、固態(tài)膜電極固態(tài)膜電極固定引線固態(tài)膜電極液態(tài)膜電極

固態(tài)膜電極的敏感膜是由難容性晶體制成，其敏感膜可以是單晶膜、多晶膜或沉淀膜。第十章化學(xué)傳感器三、固態(tài)膜電極固態(tài)膜電極固定引線固態(tài)膜電極第十章化學(xué)傳感器1、單晶膜電極單晶膜電極的敏感膜由難溶性鹽的單晶制成。由于單晶對(duì)通過晶格導(dǎo)電的離子有嚴(yán)格限制，因此這種電極有非常好的選擇性。目前這類電極只有單晶LaF3氟電極。它的構(gòu)成方法為：將單晶膜經(jīng)表面拋光后，厚度為l～2mm，然后將膜粘結(jié)在玻璃管或塑料管上，在管內(nèi)放入內(nèi)參比液和內(nèi)參比電極Ag／AgCl電極。第十章化學(xué)傳感器1、單晶膜電極第十章化學(xué)傳感器2、多晶膜電極此類電極是將難溶性鹽的沉淀粉末在高壓下壓成1~2mm厚的致密薄片，經(jīng)拋光啟封接在玻璃或塑料管上，在管內(nèi)放入內(nèi)參比液和內(nèi)參比電極便構(gòu)成多晶膜電極。用硫化銀粉末壓成的硫離子電極，也可作銀離子電極使用。對(duì)銀離子響應(yīng)時(shí)，則有第十章化學(xué)傳感器2、多晶膜電極第十章化學(xué)傳感器3、沉淀膜電極沉淀膜電極是將活性物質(zhì)(通常為難溶性鹽)均勻地分布在惰性粘合材料(如硅橡膠、聚氯乙烯等)中，經(jīng)加熱壓制成厚度為0.5~1.5mm的敏感膜，然后將敏感膜用粘合劑粘在電極管上來構(gòu)成的。管內(nèi)可放入內(nèi)參比電極和內(nèi)參比液，也可以直接固定引線。這類電極機(jī)械性能好，但其內(nèi)阻較高，響應(yīng)速度較慢，而且不宜用于有機(jī)溶劑中測量。第十章化學(xué)傳感器3、沉淀膜電極第十章化學(xué)傳感器

四、液膜電極液膜電極與固態(tài)膜電極不同，液膜電極的敏感膜是液態(tài)的。構(gòu)成液態(tài)膜的活性物質(zhì)可分為兩類：一類是帶有活性基團(tuán)的離子交換劑，用它可構(gòu)成液體交換劑膜電極；另一類是電中性絡(luò)合劑，用它可構(gòu)成中性載體膜電極。

第十章化學(xué)傳感器四、液膜電極第十章化學(xué)傳感器1、液體離子交換劑膜電極若被測離子是陽離子，則被測離子的氯化物制作內(nèi)參比液；若被測離子為陰離子，則用被測離子的鉀鹽和KCl制成內(nèi)參比液。離子交換劑必須具備如下的條件：它本身難溶于被測溶液和內(nèi)參比液，而且在與這兩個(gè)溶液接觸的相界面上能電離，有良好的穩(wěn)定性和高交換容量。

第十章化學(xué)傳感器1、液體離子交換劑膜電極第十章化學(xué)傳感器二癸基磷酸鈣二正辛基磷酸第十章化學(xué)傳感器二癸基磷酸鈣二正辛基磷酸第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器2、中性載體膜電極中性載體膜電極與液體離子交換劑膜電極在結(jié)構(gòu)上是相同的。所不同的是液體離子交換劑膜的離子遷移載體是帶電荷的離子，它與被測陽離子作用生成鹽，而中性載體膜的離子遷移載體是不帶電的中性有機(jī)分子，它與陽離子發(fā)生絡(luò)合產(chǎn)生絡(luò)離子。這種不帶電的中性分子可起陽離子載體作用，因此稱之為中性載體。目前可作為中性載體的物質(zhì)主要是大環(huán)抗菌素和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的聚醚等。第十章化學(xué)傳感器2、中性載體膜電極第十章化學(xué)傳感器一、氧電極

氧電極實(shí)際上是一個(gè)通過測定電解電流來測定溶液中氧含量的電解池。構(gòu)成這種電解池有兩種方式：

一種是開放式；另一種是封閉式。

1．開放式氧電極第三節(jié)氣敏電極Ag/AgCl第十章化學(xué)傳感器一、氧電極第三節(jié)氣敏電極Ag/AgCl第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器2、封閉式氧電極第十章化學(xué)傳感器2、封閉式氧電極第十章化學(xué)傳感器3、Clark電極在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用第十章化學(xué)傳感器3、Clark電極在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器第十章化學(xué)傳感器

二、二氧化碳?xì)饷綦姌O1．結(jié)構(gòu)和原理第十章化學(xué)傳感器二、二氧化碳?xì)饷綦姌O第十章化學(xué)傳感器CO2氣敏電極實(shí)際上是個(gè)電化學(xué)電池。氣透膜通常采用醋酸纖維素、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯等疏水性薄膜，中間溶液通常為0.01mol／LNaHCO：和KCl溶液。第十章化學(xué)傳感器CO2氣敏電極實(shí)際上是個(gè)電化學(xué)第十章化學(xué)傳感器2、CO2氣敏電極在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)作成直徑為1.5mm的塑料管探頭，插入血管中測量動(dòng)脈PCO2。第十章化學(xué)傳感器2、CO2氣敏電極在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用第十章化學(xué)傳感器第五節(jié)半導(dǎo)體陶瓷氣敏傳感器一、概述使用半導(dǎo)體氣敏傳感器有一個(gè)共同的特點(diǎn)是要將半導(dǎo)體敏感元件加熱到200℃以上方可進(jìn)行氣體測量。傳感器的結(jié)構(gòu)有薄膜型、燒結(jié)體型和厚膜型。第十章化學(xué)傳感器第五節(jié)半導(dǎo)體陶瓷氣敏傳感器一、概第十章化學(xué)傳感器1、薄膜型氣敏傳感器是在絕緣基片上制成半導(dǎo)體薄膜，薄膜兩邊裝有電極，加熱絲襯在背面。當(dāng)被測氣體被吸附在半導(dǎo)體上時(shí)便會(huì)引起該傳感器的電阻發(fā)生變化。此種結(jié)構(gòu)的氣敏傳感器多采用ZnO和SnO2作為半導(dǎo)體材料。2、燒結(jié)體型氣敏傳感器多以SnO2為基本成分，再加0.5％～2％PdCl2和粘合劑，裝上加熱絲后進(jìn)行燒結(jié)而成。其特點(diǎn)是靈敏度高，但其一致性較差，機(jī)械強(qiáng)度低。3、厚層型氣敏傳感器是用SnO2和ZnO等材料和3％～15％硅凝膠混合成一種能印刷的混合物，將此混合物印刷在事先安裝好鉑電極的Al2O3基片上形成厚膠膜，然后再進(jìn)行燒結(jié)而構(gòu)成的。這種傳感器具有高靈敏性，而且一致性和強(qiáng)度都比較好。第十章化學(xué)傳感器1、薄膜型氣敏傳感器是在絕緣基片上制成半導(dǎo)體第十章化學(xué)傳感器

二、氣敏傳感器的工作原理

1、N型半導(dǎo)體發(fā)生負(fù)離子吸附或P型半導(dǎo)體發(fā)生正離子吸附時(shí)，導(dǎo)致載流子增小，表面導(dǎo)電率減小。

2、N型半導(dǎo)體發(fā)生正離子吸附或P型半導(dǎo)體發(fā)生負(fù)離子吸附時(shí)，導(dǎo)致多數(shù)載流子增加，表面導(dǎo)電率增高，將這種吸附稱為蓄積型吸附。第十章化學(xué)傳感器二、氣敏傳感器的工作原理第十章化學(xué)傳感器

三、應(yīng)用

1、氧化錫(SnO2)系列氧化錫系列目前最常用的氣敏半導(dǎo)體材料。它的最大特點(diǎn)是靈敏度較高，而且在最高靈敏度時(shí)的工作溫度較低，因而獲得廣泛應(yīng)用。

SnO2的工作溫度約為200～300℃，若摻加催化劑，還可以進(jìn)一步降低溫度，甚至可在常溫下工作。實(shí)用化的氧化錫氣體傳感器可檢測可燃性氣體，如H2、CO、CH4、