化学传感器的研究及应用.docVIP

化学传感器的研究及应用 摘 要：综合国内外的文献对化学传感器根据检测对象作了分类,简单综述了它的发展历程,并对其作了介绍；； 1化学传感器的电化学气体传感器是由膜电极和电解液灌封而成的。气体浓度信号将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是：反映速度快、准确（ppm级），稳定性好、能够定量检测，但寿命较短（大于等于两年）。半导体传感器是一种采用半导体气敏为主要使用材料的传感装置，利用与其气体接触时使半导体的导电率等物理性质发生变化来检测待测气体的成分和浓度。具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及价格低等优点，成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。接触燃烧式气体传感器分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式两种。其工作原理是：气敏材料在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧，产生的热量使电热丝升温，从而使其电阻值发生变化，测量电阻变化从而测量气体浓度。这种传感器只能测量可燃气体，对不燃性气体不敏感。固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料做气敏元件。其原理是气敏材料在通过气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好得到了广泛的应用 几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域1.2生物传感器 用生物活性材料作为感受器，通过其生化效应来测被测量的传感器。生物功能物质的分子识别被测物质，当敏感膜与被测物接触时，敏感膜上的某种生化活性物质就会从众多化合物中挑选适合于自己的分子并与之产生作用，使其具有选择识别的能力，再由于细胞膜受体与外界发生了共价结合，通过细胞膜的通透性改变，诱发了一系列的电化学过程，再把生物功能物质的分子识别转换为电信号，形成了生物传感器。 1.21微生物传感器 用固定化大肠杆菌膜作识别器件，将感受的生物化学需氧量转换成可用输出信号的传感器细微生物传感器BOD测定方法与传统的膜活化方法相比,具有活化时间短、仪器状态和测量数据稳定等优点,更为适合在实际测定BOD中的应用. 酶传感器将酶作为敏感元件，把酶催化反应过程中的物理或化学信号转化为电信号以检测被测物。由于反应的高效性与专一性，酶在生物传感器的研究中被应用广泛。单细胞酶传感器的制备及应用聚合物酶传感器的研究 1.23免疫传感器 免疫传感器是利用抗体对抗原的识别并能与抗原结合的功能构成的生物传感器，根据生物敏感膜产生电位的不同，可分为标记和非标记免疫传感器。如其中的无标记型免疫传感器能够直接测定生物样品,测定过程中无需预先对被测物进行标记,适应直接、实时、原位、在线的痕量免疫分析,已经广泛应用于临床医学、环境、制药、食品等分析领域中. (如血糖、乳酸、谷氨酰胺等)可借助于生物传感器来检测，如利用自组装单分子膜技术，将巯己基修饰的具有乙肝病毒(HBV)DNA 序列特异性的单链DNA 探针固定在金电极表面，制得DNA 电化学传感器[10]血清样品中乙肝病毒的;生物医学检测中,离心后血液样本分层面位置检测Pt 电极表面修饰单链脱氧核糖核酸（ SSDNA）.[12] 2.4在环境监测方面的应用 近年来,温室效应、臭氧空洞等一系列的环境污染问题日益严重,传感器满足了人们对污染物进行连续、快速、在监测的要求。日前，已有相当一部分生物传感器应用于环境监测中。生物传感器在测定环境污染指标BOD[13] (即水质受有机物污染的程度)方面得到应用为保证饮用水质量，有效治理被污染水源等做出了贡献；微生物传感器用于测定空气和水中的NH3含量和浓度，在发酵工业、整治大气污染等方面发挥功效；生物传感器还可探测除草剂含量，应用于植物学研究和整治农药污染。而有机磷农药的大量使用造成了严重的环境污染甚至危及到人类的健康，电化学生物传感器技术在有机磷农药(OPSD 检测[14]领域的研究技术取得了很大的进步, 测定灵敏度愈来愈高。 2.5在军事方面的应用 传感器技术任军用电子系统的运用，促进了武器、作战指挥、控制、监视和通信方面的智能化；在远方战场监视系统、防空系统、雷达系统等方面都有广泛的应用。[15]例如，国外激光制导技术迅猛发展，使导弹发射的精度和射中目标的准确性大幅度提高；美国在航空航天领域，研制出了新型高精度高耐性红外测温传感器，使其在恶劣的环境中仍能高精度测量出运行中的飞行器各部分温度. 一种利用雷达和光电传感器的融合跟踪方法[16]，能显著改善系统机动目标的跟踪性能，提高武器系统的命中率. 2.6在气体检测方面的应用 电化学传感器用来测定目标分子或物质的电学和电化学性质，从而进行定性和定量的分析和测量。S02电化学传感器[17],稳定性好、灵敏度高、价格低廉、制作简便有很大利用价值; 还有采用分布反馈式半导体激光器作为光源，应用二次谐波检测技术，实现对甲烷气体的浓度检测，检测的灵敏度