【技术实现步骤摘要】
本公开涉及水质检测传感器，尤其涉及一种电化学水质微传感器。
技术介绍
1、传统的水质检测技术主要包括，原子吸收分光光度法、原子荧光光谱法以及电感耦合等离子体质谱法等。传统的技术虽然能够获得较好的检测性能，但是仪器设备体积大、操作复杂、测试周期长、分析成本高，并需要采用预浓缩和分离技术（如固相微萃取、分散液-液微萃取等），因此，大多局限在实验室进行部署，难以用于现场进行快速检测，也难以应对突发的水环境污染事件。环保监测领域对适用于现场检测的简便、快速、灵敏、小型化的水污染检测技术具有迫切的需求，同时，具有此类特征的水污染检测技术也是目前水质检测技术的重要发展方向。
2、电化学传感器是指能感应（或响应）生物、化学量，并按一定规律将其转换成电信号输出的器件或装置，它能够直接将化学信号转化为电信号，具有检测灵敏度高、检测下限低、操作简单、设备成本低、易于小型化等优点，在水质的现场快速检测方面具有独特的优势，被认为是最适合水质现场快速检测的一种方法。目前，将电化学传感器用于ph值、溶解氧、硝酸盐、氨氮、化学需氧量和重金属等水质参数检测的研究已被广泛报道。相关研究成果在污水处理、水产养殖、湖库监控、有机农业、环保监测等领域获得大量的实际应用。
3、现有技术条件下，采用电化学传感器进行水体中污染物的检测，依然依赖大量化学试剂的使用。例如，在使用溶出伏安法对重金属离子进行检测前，需要对待测水样和充当标准品的样本溶液进行酸化处理，所需的酸化程度视重金属离子的类别和所使用的检测电极的不同而有所差异。使用碳类电极对铅进行检测时
技术实现思路
1、（一）要解决的技术问题
2、为解决现有技术中水中污染物的电化学检测所存在问题，本公开的实施例提供了一种电化学水质微传感器，通过设计两个彼此临近、呈双螺旋结构分布的功能化微电极以及具有薄层检测池的微流传感器，其中，两个功能化微电极中，一个电极作为电化学检测的工作电极使用，另一个作为检测池内溶液ph调控的电极。通过调整ph调控电极上施加的电位或者电流，控制工作电极临近区域溶液的ph值，进而避免了常规电化学检测分析时所必须的酸化或碱化的操作步骤，实现了免/少试剂检测，大幅简化了使用电化学方法进行水中污染物检测的流程。该专利技术对水质检测具有重要意义，同时对电化学传感器在水中污染物的现场原位分析和连续监测具有重要的应用价值。
3、（二）技术方案
4、鉴于上述问题，本公开的实施例提供了一种电化学水质微传感器。
5、根据本公开的第一个方面，提供了一种电化学水质微传感器，一种电化学水质微传感器，其特征在于，包括：基底、薄层检测腔结构、共用对电极、共用参比电极、检测工作电极以及ph调控电极，其中，薄层检测腔结构包括凹槽、进样口以及出样口；薄层检测腔结构的凹槽与基底之间形成腔体；待检测样品从进样口流入腔体以及从出样口流出；共用对电极、共用参比电极、检测工作电极以及ph调控电极的一端位于腔体内部。
6、在一些示例性的实施例中，ph调控电极与检测工作电极形成环形同心阵列，呈双螺旋结构分布；ph调控电极用于调控溶液的ph值，溶液的ph值与ph调控电极上施加的电位或者电流相关；以及检测工作电极与ph调控电极的距离不超过ph调控电极能够调控溶液的ph值的范围。
7、在一些示例性的实施例中，检测工作电极的几何尺寸为微米量级；ph调控电极的几何尺寸为微米量级；以及共用对电极的几何尺寸为毫米量级。
8、在一些示例性的实施例中，包括以下特征中的至少一种：腔体的高度为50μm-400µm；检测工作电极的电极宽度为2μm-20µm；ph调控电极的电极宽度为2μm-20µm；ph调控电极与检测工作电极之间的间距为ph调控电极的宽度的1~5倍。
9、在一些示例性的实施例中，共用对电极的结构为环形结构；共用对电极的电极宽度为1mm-5mm；共用对电极的内环与检测工作电极和ph调控电极形成的双螺旋结构的距离为5mm-25mm；共用对电极的面积大于检测工作电极面积的1000倍。
10、在一些示例性的实施例中，共用参比电极包括片上集成式ag/agcl固态参比电极，其中，ag/agcl的制备方法包括：将金属银膜在酸性溶液环境中氯化制备得到；或将ag/agcl浆料涂覆在金基底电极上制备得到。
11、在一些示例性的实施例中，检测工作电极、共用对电极与共用参比电极组成微型电化学三电极体系，能够进行电化学扫描，以实现水体中污染物的识别和检测；以及ph调控电极、共用对电极与共用参比电极组成电化学ph调控体系，进行电化学恒流和/或恒压扫描，以在薄层检测腔特定区域内维持水解反应，以实现检测工作电极检测区域内溶液ph值的调控。
12、在一些示例性的实施例中，基底的材料包括硅或玻璃中的一种，当基底的材料为硅时，硅表面生长有绝缘膜，绝缘膜的材料包括氧化硅和氮化硅；ph调控电极的材料包括金；共用对电极的材料包括金；检测工作电极的材料与待检测的污染物的种类相关，检测工作电极的材料包括金、铂、银、铜或碳类中的一种。
13、在一些示例性的实施例中，ph调控电极、共用对电极、检测工作电极以及共用参比电极的表面覆盖有绝缘层，绝缘层的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化硅和氮化硅组成的复合膜或者光刻胶中的一种。
14、在一些示例性的实施例中，包括以下特征中的至少一种：薄层检测腔结构通过使用pdms材料采用脱模工艺制备得到；薄层检测腔结构与基底通过氧等离子体键合工艺封装成型；以及检测工作电极、ph调控电极、共用对电极以及共用参比电极的制备方法包括磁控溅射法或电子束蒸发法中的一种。
15、（三）有益效果
16、从上述技术方案可以看出，本公开的实施例提供的一种电化学水质微传感器至少具有以下有益效果其中之一：
17、（1）设计两个彼此临近、呈双螺旋结构分布的功能化微电极，并设计具有薄层检测池的微流传感器，其中，两个功能化微电极中，一个电极作为电化学检测的工作电极使用，另一个作为检测池内溶液的ph调控电极。通过调整ph调控电极上施加的电位或者电流，控制工作电极临近区域溶液的ph值，进而避免了常规电化学检测分析时所必须的酸化或碱化的操作步骤，实现了免/少试剂检测，大幅简化了使用电化学方法进行水中污染物检测的流程。
18、（2）该专利技术对水质检测具有重要意义，同时对电化学传感器在水中污染物的现场原位分析和连续监测中具有重要的应用价本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学水质微传感器，其特征在于，包括：基底、薄层检测腔结构、共用对电极、共用参比电极、检测工作电极以及pH调控电极，
2.根据权利要求1所述的电化学水质微传感器，其特征在于，所述pH调控电极与所述检测工作电极形成环形同心阵列，呈双螺旋结构分布；
3.根据权利要求2所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电化学水质微传感器，其特征在于，包括以下特征中的至少一种：
5.根据权利要求3所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的电化学水质微传感器，其特征在于，所述检测工作电极、所述共用对电极与所述共用参比电极组成微型电化学三电极体系，能够进行电化学扫描，以实现水体中污染物的识别和检测；以及
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的电化学水质微传感器，其特征在于，所述pH调控电极、所述共用对电极、所述检测工作电极以及所述共用参比电极
10.根据权利要求1-7中任一项所述的电化学水质微传感器，其特征在于，包括以下特征中的至少一种：
...【技术特征摘要】
1.一种电化学水质微传感器，其特征在于，包括：基底、薄层检测腔结构、共用对电极、共用参比电极、检测工作电极以及ph调控电极，
2.根据权利要求1所述的电化学水质微传感器，其特征在于，所述ph调控电极与所述检测工作电极形成环形同心阵列，呈双螺旋结构分布；
3.根据权利要求2所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电化学水质微传感器，其特征在于，包括以下特征中的至少一种：
5.根据权利要求3所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的电化学水质微传感器，其特征在于，
7.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：边超，李洋，刘宇琪，张志浩，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。