固态电位传感和可穿戴电化学传感技术的研究

发布时间：2025-01-17 13:35

　　一直以来环境污染和人类生命健康的问题广泛得到关注,随着科技的发展和研究的深入,电化学传感技术被不断应用于该领域的检测。电位传感技术作为电化学传感技术之一,以其优良的检测性能,低能耗,设备简单,成本低廉和使用方便等优点,已经被许多研究者用于环境监测,现场分析等领域。其中固态电位传感器近年来得到了不断的发展和应用,与传统内充液式的选择性电极相比,固态电位传感器使用导电性能较好的纳米材料（碳纳米材料,金属纳米材料等）作为离子-电子转换层,依靠具有选择性的敏感膜或生物识别体与目标物相互作用,引起电位的变化从而实现检测。随着固态电极的诞生,克服了离子选择性电极需要有内充液填充的困扰。固态电极具有体积易于小型化,携带方便,更有利于应用于复杂的环境中检测的优点。近几十年来,随着固态电位传感器不断发展,与便携式,可穿戴化,智能化检测设备的联合,促使固态电极能够成功地应用于医学领域和食品安全的现场分析和及时监测。近些年,可穿戴传感技术得到了广泛的关注,不仅在研究领域得到很好的发展,而且逐渐朝着商业化方面发展。大多数可穿戴传感器在商业化方向的进步主要是制备出能够智能化适应机械,电气和光学的技术测量身体指标。...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.4电化学传感技术的传感过程

作为近些年来发展较快的传感技术之一,电化学传感技术由于检测信号易于收集,对工作电源的要求低,设备简单,易于集成化,小型化和智能化,已经被广泛应用于许多领域,如工业,交通,环境和医疗监测等,用于研究环境污染,生命新陈代谢和控制生物过程。如图1.4所示传感过程中电化学传感技术是利用电....

图1.5 pH玻璃电极的组成示意图。

为了解决传统离子选择性电极面临的挑战和问题,需要设计出的设备具有较好的耐用性,易于小型化,贮存方便,不易受外界环境条件的影响,并且能够整合电子系统控制、测量和数据采集的一体化设备来对复杂体系中的生物和化学物质进行测试和信息收集。为此,我们提出了固态电位型传感技术,其主要是以固态电....

图1.6电位传感器和参比电极的固体离子-电子转换器的不同材料的示意图[58]。

固态聚合物膜电位传感技术主要是以固态离子选择性电极为主的传感体系。自19世纪70年代以来,首个涂层线电极的发明迈向了固态离子选择性电极的重要一步。这种设计简单的涂丝电极,是以铂丝代替传统离子选择性电极的内充液,但是由于离子选择性薄膜和电子导体形成的界面容易堵塞,导致这种电极测定的....

图1.7固体接触三维多孔碳/离子液体参考电极示意图[85]。

我们把在导电基底和离子选择性电极之间修饰具有双电层电容功能的材料构造的固态聚合膜离子选择性电极称为双电层电容型固态离子选择性电极。具有双电层电容功能的材料的特点是电容较大,不仅可以提高电子的转移效率,稳定界面电势,而且可以作为不对称的电子电容,来存储和稳定离子选择性膜上的离子电荷....

本文编号：4028134