平板式全固态pH传感器及其响应特性研究

发布时间：2025-03-14 21:12

　　pH值是栽培基质重要理化参数之一,对基质肥力和养分有重要影响。实时掌握栽培基质pH值,为调节栽培过程水肥状况提供依据,对实现设施栽培现代化,提高设施农业作物的产量与品质至关重要。综合分析国内外pH传感器相关研究,根据土壤栽培基质等非均相检测体系的特点,结合电极结构特点,研制一种平板式全固态pH传感器,试验分析热处理退火温度、电极表面积等对其输出特性影响,并应通过其温湿度双补偿处理用于栽培基质环境下pH实时检测。主要研究内容及结果如下:（1）pH传感器理论分析及其设计制备。分析pH传感器检测基本原理、金属热处理退火工艺对传感器电极性能影响相关理论,建立电极/溶液界面双电层电容器模型;结合磁控溅射镀膜技术、热处理退火工艺及旋涂法,设计并制备一种以Sb电极为工作电极,Ag/AgCl电极为参比电极,并用Nafion进行电极修饰的平板式全固态pH传感器。（2）热处理退火温度对pH传感器响应特性影响试验研究。通过金属电极薄膜厚度表征,得到Ag薄膜厚3.8μm,Sb薄膜厚200nm;通过电极薄膜表面形貌SEM分析及EDS能谱分析,观察发现,经过热处理退火,可以改善电极表面形貌,增加薄膜表面致密度,但温...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 pH检测方法研究现状
        1.2.2 固态环境pH检测研究现状
        1.2.3 pH传感器热处理制备工艺研究现状
        1.2.4 pH传感器结构、表面积及性能研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 平板式全固态pH传感器理论分析及设计制备
    2.1 pH传感器检测理论分析
    2.2 金属电极热处理及其对电极性能影响理论分析
    2.3 电极表面积对电极电化学性能影响理论分析
    2.4 pH传感器结构设计
    2.5 pH传感器制备
        2.5.1 pH传感器制备材料及仪器设备
        2.5.2 pH传感器制备过程
    2.6 本章小结
第三章 热处理退火温度对pH传感器响应特性影响试验研究
    3.1 不同热处理温度下pH传感器复合电极物理表征结果分析
        3.1.1 磁控溅射电极薄膜厚度分析
        3.1.2 电极薄膜表面形貌分析
        3.1.3 电极薄膜表面能谱分析
        3.1.4 电极薄膜与基底界面结合力分析
    3.2 不同热处理温度下pH传感器响应特性分析
        3.2.1 不同热处理退火温度下pH传感器灵敏度分析
        3.2.2 不同热处理温度下pH传感器响应时间分析
        3.2.3 不同热处理温度下pH传感器稳定性分析
    3.3 本章小结
第四章 电极表面积对pH传感器响应特性影响试验研究
    4.1 不同电极表面积对pH传感器物理表征结果分析
        4.1.1 pH传感器复合电极薄膜厚度分析
        4.1.2 复合电极薄膜表面形貌表征及能谱分析
    4.2 不同电极表面积对pH传感器输出特性影响结果分析
        4.2.1 不同电极表面积下pH传感器灵敏度分析
        4.2.2 不同电极表面积下pH传感器响应时间分析
        4.2.3 不同电极表面积下pH传感器稳定性分析
    4.3 本章小结
第五章 平板式全固态pH传感器温湿度双补偿方法及应用研究
    5.1 pH传感器温度补偿试验研究
    5.2 pH传感器含水量补偿试验研究
    5.3 pH传感器应用试验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间学术成果



本文编号：4034618