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电化学传感器的应用前景及未来发展趋势

一、电化学传感器的应用前景

电化学传感器广泛应用于工业和民用领域的气体检测，可检测臭

氧、甲醛、一氧化碳、氨气、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氧气等

多种气体，常用于便携式仪表和气体在线监测仪表中。

下面我们来看看四大主要应用。

1、湿度传感器

湿度是空气环境的一个重要指标，空气的湿度与人体蒸发热之间

有着密切关系，高温高湿时，由于人体水分蒸发困难而感到闷热，低

温高湿时，人体散热过程剧烈，容易引起感冒和冻伤。人体最适宜的

气温是18~22℃，相对湿度为35%～65%RH。在环境与卫生监测中，

常用于湿球温湿度计、手摇湿温度计和通风湿温度计等仪器测定空气

湿度。近年来，大量文献报道用传感器测定空气湿度。用于测定相对

湿度的涂覆压电石英晶体用传感器,通过光刻和化学蚀刻技术制成小

型石英夺电晶体,在AT切割的10MHZ石英晶体上涂有4种物质,对

湿度具有较高的质量敏感性.该晶体是振荡电路中的共振器,其频率随

质量变化,选择适当涂层,该传感器可用于测定不同气体的相对湿度.

该传感器的灵敏度、响应线性、响应时间、选择性、滞后现象和使用

寿命等取决于涂层化学物质的性质。

2、氧化氮传感器

氧化氮是氮的各种氧化物所组成的气体混合物的总称，常以

NOX表示。在氧化氮中，不同形式的氧化氮化学稳定性不同，空气

中常风的是化学性质相对稳定的一氧化氮和二氧化氮，它们在卫生学

上的意义显得较其它形式氧化氮更为重要。在环境分析中，氧化氮一

般指一氧化氮二氧化氮。我国监测氧化氮的标准方法是盐酸萘乙二胺

比色法，方法灵敏度为0.25ug/5ml,方法转换系数受吸收液组成、二

氧化氮浓度、采气速度、吸收管结构、共存离子及温度等多种因素的

影响，未完全统一。传感器测定是近年发展起来的新方法。文献报道，

用交指型栅极电极场效应晶体管的微电子集成电路与化学活性电子

束蒸镀酞花青铜薄膜相结合，获得了新型气体敏感微传感器，可选择

性检测mg/m3级二氧化氮和二惜内基甲基膦酸盐(DIMP)。

3、硫化氢气体传感器

硫化氢是一种无色、具有特殊腐蛋臭味的可燃气体，具有刺激性

和窒息性，对人体有较大危害。大多用比色法和气相色谱法测定空气

中硫化氢。对含量常常低至mg/m3级的空气污染物进行测定是气体

传感器的一项主要应用，但在短时期内半导体气体传感器还不能满足

监测某些污染气体灵敏度和选择性要求。掺银薄膜传感器阵列由四个

传感器构成，通过基于库化滴定的通用分析装置和半导体气体传感器

阵列的信号，同时记录二氧化硫和硫化氢浓度，实践表明，在150℃

下以恒温方式的掺银薄膜传感器用于监测城市空气中的硫化氢含量，

效果良好。

4、二氧化硫传感器

二氧化硫是污染空气的主要物质之一，检测空气中二氧化硫尝试

是空气检验的一项经常性工作。应用传感器监测二氧化硫。从缩短检

测时间到降低检出限，都显示出极大的优越性。利用固体聚合物作离

子交换膜，膜的一边含对电极和参比电极的内部电解液，另一边插入

铂电极，组成一种二氧化硫传感器。该传感器安装在流通池中，在

0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。该传感装置电流灵敏

度高。响应时间短，稳定性好，本底噪音低，线性范围达0.2mmol/L，

检出限为8*10-6mmol/L，信噪比为3。该传感器不仅可以测定空气

中的二氧化硫，还可用于测定低电导率液体中的二氧化硫。有机改性

硅酸盐薄膜二氧化硫气体传感器的气敏涂层是利用溶胶工艺和自旋

技术制作的，对二氧化硫的测定具有良好的重现性和可逆性，响应时

间不到20S，对其它气体的交感小，受温度和湿度影响小。

二、电化学传感器未来发展趋势

随着物联网的兴起和人们对环境关注度的持续升高，电化学传感

器在环保领域应用也是更加广泛了。电化学因为其体积小，灵敏度高，

装配便捷成为了传感器领域的新兴优异的产品。

随着新型功能化纳米材的不断涌现，电化学传感器的一些缺陷将

被克服，并在农业，环境监控和医疗领域展现其应用价值，尤其是在

新型的物联网建设中，电化学更体现出了它的价值。

据麦姆斯咨询报道，法国原子能委员会电子与信息技术实验室

（CEA-Leti）开发出了一种采用中红外硅光子学技术的下一代光学化

学传感器原型，可以集成在智能手机和其它便携式设备中。