1电化学传感器VIP免费

１电化学传感器这类传感器以电化学半电池为基础[6]，由一对贵金属电极组成的电极系统，充以特定的电解液（与被测气体有关）并经全密封封装组成（图1）。传感器中另一个重要部件是半通透膜，它可选择性地让被测气体分子通过扩散方式进入传感器电解液，将大部分干扰物质的分子阻隔掉，因而有效减少干扰。透过的气体在工作电极上，在水分子上参与下，发生氧化还原反应，引起电子转移而形成与被测气体浓度有关的电极电流或电势。常见气体的电化学反应如下：氧气：O2+2H2O+4e+4OH-一氧化碳：CO+H2OCO2+2H++2e+甲醛：HCHO+H2OCO2+4H++4e+电化学传感器可用于绝大多数游离态小分子的检测。一般说，凡是能与某种特定电解质溶液发生氧化还原法反应的分子都可通过电测法进行定量分析，如表3所示。表1：可使用电化学传感器检测的气体可测气体最大可测范围最高分辨率可测气体最大可测范围最高分辨率O20–100%0.1%H2S0–2,000ppm0.01ppmO30–200ppm0.01ppmH20–10,000ppm10ppmCO0–40,000ppm0.1ppmHCN0–2,000ppm0.01ppmSO20–4,000ppm0.01ppmHCL0–2,000ppm0.01ppmNO0–2,000ppm0.01ppmPH30–5ppm0.1ppmNO20–2,000ppm0.01ppmCxHy0–100%LEL1%LELCl20–250ppm0.01ppmC2H4O0–100ppm0.1ppmNH30–200ppm0.01ppmHCHO0–200ppm0.01ppm传感器的最大测量范围和它最高可达到的分辨率是互相排斥的，一般不能同时满足。被测气体参考电极工作电极膜电子子至图1传感器工作的稳定性取决于参考电极电位的稳定性。为保证参考电极电位的稳定，可引入第三电极，称平衡电极。在该电极上施加适当的偏压，该偏压与在与参考电极上形成的电位相反，以保证总参考电位为零。对比表2，大部分气体传感器的技术指标已能满足对室内环境污染的检测要求。电化学传感器的结构比较简单，成本比较低，高质量的产品性能稳定，测量范围和分辨率基本能达到室内环境检测的要求。但缺点是只适用于对大部分无机气体和小部分有机小分子气体的检测，且由于电解质与被测气体发生不可逆化学反应而被消耗，故其工作寿命一般比较短，约为2-3年。2光学检测器当一束光线照射到物质表面时，它与物质的原子和分子相互作用。光线可能透过物质，可能部分被吸收，可能发生放射，散射和衍射，也可能发出荧光。因此光学检测器的形式有多种多样，常用的有基于光的吸收，散射和衍射；荧光，光电离和光声转换。能用光学检测器测量的物质种类很广泛，几乎涵盖有机，无机和生化物质的所有形态：固态，液态和气态。本文仅将对用于室内环境污染检测的光学检测器作简单介绍。2.1光能吸收式检测器该检测器工作原理基于Beer-Lambert定律，如图2：P0Pb图2图3所示为一个红外光吸收式检测器[7]，它可以同时检测CO,CO2和烷烃类可燃性气体。该检测器包括一个非分光式红外发生器，红外光线被导入一个封闭的金属腔内，腔内充有被测气体，特定波长的红外光将被气体吸收后，专门测定该特定波长的红外检测管将吸收后的能量测出，用以表示被测气体浓度。T=log(P0/P)=e-bc式中：T–透光率；P0–入射光能量；P–透射光能量–被测物吸收常数；图3123光的吸收特性（波长）与被测气体的分子结构密切相关，即每种气体都有它自己的特征吸收峰。大多数的光吸收式检测器采用红外光或激光光源，以减少杂散光的干扰。该检测器分辨率和测量精度较高，理论上使用寿命比电化学传感器要长得多，价格比较贵。基于红外光吸收式检测器的便携式二氧化碳测试仪已被国家标准列入推荐方法之一。2.2荧光检测法近年来，高性能，高分辨率的荧光检测器也已成功地应用于对游离态甲醛和液体中的甲醛进行高精度定量检测。甲醛荧光检测器使分辨率从电化学传感器的0.01ppm提高10倍，即达到1ppb。但尽管采用这些方法的仪器已有商品化产品，如德国生产的AL4021荧光甲醛分析仪，由于其体积较大，价格也比较贵，目前尚限于实验室使用。但预期，研制出现场实时检测的便携式仪器已为期不远。荧光检测器的工作原理见图4。每种原子对光的吸收都具有其独特的特性，即吸收的波长不同。原子轨道上电子一般处于稳定的基态，当电子受特定波长的光激发，吸收光能量后的电子跃迁到高能受激态。但受激态是一个不稳定状态，该...