传感器的制作及应用.PDFVIP

第27卷 第1期 摇 摇 大 学 化 学 Vol.27 No.1 摇 2012年2月 UNIVERSITY CHEMISTRY Feb.2012 摇 pH传感器的制作及应用 ———介绍一个开放设计实验 胡万群摇 张汉昌摇 邵伟 (中国科学技术大学化学实验教学中心摇 安徽合肥230026) 摇 摇 摘要摇 介绍开放设计实验———pH传感器的制作及应用。 通过参比电极、聚苯胺pH指示电极的制作及 + 对饮料、湖水等样品中H 浓度的测定,将恒电流技术、循环伏安技术、电位测量技术及自制传感器的实际应用 相结合,训练学生综合运用所学知识的能力,提高动手能力和解决实际问题的能力。 摇 摇 关键词摇 开放设计实验摇 传感器摇 恒电流法摇 循环伏安法摇 电位测量法 摇 摇 开放设计性实验是学生经过理论课学习和基础实验教学训练之后的教学内容。 教学的目的是训练 学生综合所学理论知识和基本实验技能进行创造性学习的能力,进一步培养学生的创新意识和初步的 科学研究能力。 设计实验从查阅资料、确定实验过程直至结束,均由学生独立完成,实验题目可由学生 根据兴趣自由选择,也可在教师指定的实验题目中确定。 本文介绍的实验即开放设计实验之一,旨在通 过指示电极和参比电极的制作与应用,训练学生综合运用电分析化学知识及解决实际问题的能力。 摇 摇 pH传感器即pH指示电极,是能感受氢离子活度并将其转换成可用输出信号的传感器。 pH指示 电极的种类较多,制作方法也不相同,如钨/ 氧化钨电极、玻璃电极和导电聚合物电极等。 本文采用电聚 合的方法,将基底电极上发生电氧化引发生成的导电性聚苯胺膜作为氢离子的敏感膜,制得聚苯胺pH 指示电极。 近年来,Gill E.等人对聚苯胺修饰电极用作 pH传感器的原理、制作和性能作了详细的报 [1鄄4] 道,并将其成功地应用于监测人体的胃酸和血液的酸度 。 1摇 实验原理 摇 摇 聚苯胺pH指示电极的制作是将处理好的基底电极(本实验采用石墨电极)插入含有苯胺分子的酸 性溶液中,利用循环伏安技术使苯胺在基底电极表面氧化聚合形成聚苯胺膜而成。 摇 摇 Ag/ AgC1电极是常用的参比电极之一。 将打磨光亮并清洗干净的银丝插入含有氯离子的溶液中, + + - 用电化学氧化的方法,使Ag氧化生成Ag ,Ag 与C1 反应生成AgC1,沉积在银丝表面。 待表面形成致 密的褐色氯化银层后,取出洗涤,然后插入一定浓度的KC1溶液(已用AgNO 饱和)中,即构成Ag/ AgC1 3 - 参比电极,电极电位与C1 浓度有关。 + 摇 摇 将参比电极、聚苯胺电极和试液组成如下测量电池,即可测定溶液中H 的浓度。 摇 摇 摇 摇 聚苯胺指示电极 昨试液 昨参比电极 摇 摇 为方便不同实验室根据自身实验条件选择不同实验方法,本文在自制Ag/ AgC1参比电极的同时, 引入商品甘汞电极、Hg SO 作为参比电极,平行制作聚苯胺pH指示电极;并对商品甘汞电极、Hg SO 电 2 4 2 4 极与自制Ag/ AgC1参比电极作了E鄄pH 电位响应对比实验,并进行了饮料等实际样品的pH测定。 2摇 仪器与试剂 摇 摇 LK98B域型电化学分析系统(天津市兰力科化学电子高科技有限公司),pHS鄄3C 型精密pH计(上 海虹益仪器仪表有限公司);饱和甘汞电极,铂电极,石墨电极,Hg SO 电极,玻璃电极,银丝,金相砂纸