基于厚膜技术的全固态离子敏传感器研究

离子检测技术是应用十分广泛的分析技术，在医疗、环境、工业、农业等领域都有着普遍的应用。针对目前离子检测仪器体积大、操作复杂、成本昂贵的缺点，本课题发展了一种高性能、低成本的全固态离子敏传感器制备技术。首次提出在丝网印刷的碳糊电极上通过厚膜技术逐层制备固态内参比电解质层和含中性载体的离子敏感PVC膜，实现全固态的离子传感器。将深入研究作为固态内参比电解质的导电聚合物的修饰、改性方法，改善其界面电化学特性；优化敏感PVC膜的配方；创新性地将参比电极设计为与工作电极类似的结构，利用干扰电位相减相消的原理提高传感器的抗干扰性能。.本课题选择有重要临床检测意义的钾、钙、酸碱度三种离子作为应用实例，采用厚膜技术制备相应的离子敏传感器。该传感器具有适合大规模生产应用、成本低、测量准确的优点，可推广到环境、农业、工业等应用领域，具有相当大的应用价值和前景。

离子检测技术是应用十分广泛的分析技术，在医疗、环境、工业、农业等领域都有着普遍的应用。针对目前离子检测仪器体积大、操作复杂、成本昂贵的缺点，本课题发展了一种高性能、低成本的全固态离子敏传感器制备技术。首次提出在丝网印刷的碳糊电极上通过厚膜技术逐层制备固态内参比电解质层和含中性载体的离子敏感PVC 膜，实现全固态的离子传感器。将深入研究作为固态内参比电解质的导电聚合物的修饰、改性方法，改善其界面电化学特性；优化敏感PVC 膜的配方；本课题选择有重要临床检测意义的钾、钙、酸碱度三种离子作为应用实例，通过研究导电聚合物的修饰改性方法，改进厚膜成膜工艺，提出了一种全固态离子敏传感器的厚膜制备技术。不仅克服传统离子选择性电极体积大、不方便携带的缺点，而且充分利用了厚膜加工的特点，令该新型传感器具有适合大批量生产、成本低、高性能、便携易用等优点。实现对人体血液、尿液等待测溶液进行快速检测，更可推广到环境、农业、工业等多个应用领域。. 经过三年的研究，项目组在导电聚合物材料研究上取得突破，研制了以导电聚合物PEDOT作为内参比层的全固态离子选择性电极。不仅全部完成申请书要求的钾、钙、pH三种离子敏传感器，而且还多研究了针对钠离子的离子敏传感器。不仅制备了基于厚膜加工技术的钾、钙、钠、pH便携式平板全固态离子敏传感器，并研究基于厚膜的大批量、确保一致性的生产技术，提高了传感器的检测精度和一致性，并将其应用于人体血液测量。. 本项目在全固态离子敏传感器制备与应用上取得突破，分别研制的全固态钾、钠、钙、pH四种离子敏传感器，研究成果发表在包括传感器国际顶级期刊 Sensors and Actuators B:Chemical在内的多个SCI核心期刊上。共计SCI期刊论文5篇，另有1篇国际EI期刊论文。同时我们成功将该传感器应用推广到海洋科学领域，实现深海离子在线检测，用于海底资源探索和海洋环境监测，相关成果在国际海洋大会OCEANS '13 MTS/IEEE上进行了报告。项目研究成果获得4项国家发明专利授权，相关产业化成果正在进行中。