复合三维微纳结构水污染检测传感器研究

水污染破坏生态环境，危害国民健康，严重影响我国社会经济的可持续发展。水质检测是水污染治理与控制中极为重要的一个环节。目前的检测设备存在体积较大、检测耗时较长、样品需预处理、使用化学试剂等缺点。本课题提出复合三维微纳结构水污染检测新型微传感器，研究将预处理和检测等不同功能微结构融于一体的复合功能传感器，避免样品预处理或将预处理与检测过程合二为一，研制出整体结构简化、功能复合化、集成化、微型化的现场检测传感器系统。以水污染关键参数COD和氨氮检测为切入点，探索检测机理和新敏感方法，研究新型传感器的结构设计，发展适于复合三维微纳结构传感器的关键加工工艺和封装技术，选择在复杂溶液环境中特异性识别COD和氨氮的敏感材料，探索高质量、选择性的敏感膜微尺度固定化方法和条件。课题在创新性和前瞻性方面具有重要的科学意义，并且具有巨大的社会经济意义。

水污染破坏生态环境，危害国民健康，严重影响我国社会经济的可持续发展。水环境监测是水污染治理与控制中极为重要的一个环节。目前的检测设备存在体积较大、检测耗时较长、样品需预处理、使用危险性化学试剂等缺点。本课题提出复合三维微纳结构水污染检测新型微传感器，将预处理和检测等不同功能微结构融于一体的复合功能传感器，避免样品预处理或将预处理与检测过程合二为一，研制出整体结构简化、功能复合化、集成化、微型化的现场检测传感器系统。以水污染关键参数COD和氨氮检测为切入点，分别研究了识别氨氮浓度和COD含量的复合微纳结构及电化学催化反应的工作原理和信号转换机制，探索了三维微纳结构的微加工关键技术，建立了基于电沉积、纳米颗粒材料的化学修饰薄膜的制备方法。在微传感芯片表面成功制备出氨氮、COD敏感膜，实现具有三维微纳结构的微传感芯片，并深入开展了敏感膜及微传感芯片性能的研究。氨氮检测系统的检测范围为0.1mg/L-100mg/L，检测下限为0.1mg/L，响应时间小于1分钟，具有较好的重现性和选择性，在检测氨氮标准样品溶液浓度的测试实验中体现出较为准确的测试结果；COD检测系统的线性范围为9 mg/L-1200 mg/L，检测下限为3 mg/L，回收率在94.8%-110%之间。课题在创新性和前瞻性方面具有重要的科学意义，并且具有巨大的社会经济意义。