电化学传感器.ppt

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1、电化学传感器一、概述什么是电化学分析?定义:应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质的电化学性质(电流、电位、电导、电量)，在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来测定物质组成及含量的分析方法称之为电化学分析或电分析化学。一、电化学分析法概述电化学分析法的特点:灵敏度、准确度高，选择性好，应用广泛。被测物质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。电化学仪器装置较为简单，操作方便,尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。适用范围广（无机离子的分析；有机电化学分析；药物分析；应用于活体分析）二、电化学分析法分类根据所测电物理量不同分：电位分析法电解与库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法电化学

2、传感器由膜电极和电解液灌封而成。浓度（气体）信号将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是：反映速度快、准确（可用于ppm级），稳定性好、能够定量检测，但寿命较短（大于等于两年）。它主要适用于毒性气体的检测。目前国际上绝大部分毒气检测采用该类型传感器。二、电化学分析法分类直接电位法:电极电位与溶液中电活性物质的活度有关。电位滴定:用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分的浓度变化。研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法最活跃的研究领域之一。电位分析法（电极电位）电解与库仑分析法（电量）电解分析:在恒电流或控制电位的条件下，被测物在电极上析出，实现定量分离测定目的的方法。

3、电重量分析法:电解过程中在阴极上析出的物质量通常可以用称重的方法来确定。库仑分析法:依据法拉第电解定律，由电解过程中电极上通过的电量来确定电极上析出的物质量。电流滴定或库仑滴定：在恒电流下，电解产生的滴定剂与被测物作用。极谱与伏安分析(电流－电压曲线)伏安分析：通过测定特殊条件下的电流—电压曲线来分析电解质的组成和含量的一类分析方法的总称。极谱法：使用滴汞电极的一种特殊的伏安分析法。循环伏安法（CV）循环伏安法可用于研究化合物电极过程的机理、双电层、吸附现象和电极反应动力学．成为最有用的电化学方法之一。扫描电压呈等腰三角形。如果前半部扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程，则

4、后半部扫描(电压下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。因此．一次三角波扫描完成一个还原过程和氧化过程的循环，故称为循环伏安法。有机物的氧化电位测定两个峰电流值及其比值，两个峰电位值及其差值是循环伏安法中最为重要的参数。对于符合Nernst方程的可逆电极反应，在25℃时：普通电导法：高纯水质测定，弱酸测定高频电导法：电极不与试样接触电导分析法（电导）计时分析法(chronoanalysis)在电分析化学中，记录电流或电极电势等与时间的关系曲线的方法称为计时分析法．记录电流一时间的关系方法，称为计时电流法．记录电势一时间的关系方法，称为计时电势法。记录电量一时间关系的方法，称为计时库仑法。是

5、研究电极过程和吸附的极好方法。计时电流法和计时库仑法计时电流法是一种控制电位的分析方法，电位是控制的对象，电流是被测定的对象，记录的是i—t曲线。电位阶跃产生极限电流，对于平面电极的线性扩散，其极限扩散电流可用Cottrell方程式表示:如电位阶跃未达到极限电流，则：如对电流积分：三电极体系人的味觉在人类的感觉中，视觉、听觉和触觉获取的是物理信息，与之相关的传感器被分类为物理传感器.嗅觉、味觉获取的是化学信息，称为化学传感器。人的嗅觉和味觉，即人的化学感觉有种种局限,它对许多有味物质的感觉比较迟钝同时能感觉的化学对象的种类亦有局限.比如人的嗅觉不能识别有毒的一氧化碳,因而常常在不知不觉中中毒

6、。种类繁多的化学传感器的出现，突破了人的感官的局限，使人类的化学感觉在广度上和深度上都得到了延伸。简单而言，化学传感器是模仿人类化学感觉器官的人造仪器。例如，半导体气味传感器对人鼻嗅之无味的一氧化碳，其检测灵敏度可低至百万分之几，这一数值远低于空气中允许存在的一氧化碳浓度。安装这样的传感器可有效地防止一氧化碳中毒。如何实现信号转化电化学传感器就是将分析对象的化学信息转换成电信号的传感装置。从1906年第一支化学传感器产生以来，大半个世纪中化学传感器的信号转换均集中在将化学信息直接以电信号（如电流、电位、电阻等）表达的方式上。直到最近30多年，随着光纤通信技术和物理传感器（如石英晶体微天平、压

7、电表面声波器件等）的发展，化学家们才将化学传感器的信号转换由单纯的电信号拓展到光信号、热信号、质量信号等多个领域。根据信号转换技术的不同，可将化学传感器分为电化学传感器、光化学传感器、质量化学传感器和热化学传感器。三、电化学分析法原理化学电池与电化学分析装置相间电位和液间电位电池电动势与电极电位电极类型化学电池：原电池和电解电池。电化学基本装置：两支电极、盐桥、电源、记录装置1、化学电池与电化学分析装置氧化还