电化学传感器原理: 离子选择性电极与三电极体系详解

电化学传感器原理: 离子选择性电极与三电极体系详解

电化学传感器利用化学反应产生的电信号来检测和测量物质。本文将重点介绍两种主要的电化学传感器原理：

1. 离子选择性电极传感

离子选择性电极(ISE)是一种电化学传感器，它利用电位法测量溶液中特定离子的活度。ISE的核心部件是离子选择性膜，该膜对特定离子具有选择性渗透性。 当ISE浸入待测溶液中时，目标离子会穿过选择性膜并在膜两侧形成电位差。通过测量该电位差，可以确定溶液中目标离子的浓度。

2. 电化学电流型体系传感（三电极体系）

电流型电化学传感器测量电化学反应过程中产生的电流变化。这类传感器通常采用三电极体系：

• 工作电极: 工作电极是发生电化学反应的主要场所。其表面修饰有选择性材料，以促进目标分析物的电化学反应。当目标分析物与工作电极接触时，会发生氧化还原反应，产生电流。* 参比电极: 参比电极提供稳定的参考电位，不受溶液成分的影响。常用的参比电极包括银/氯化银电极和饱和甘汞电极。* 对电极: 对电极也称为辅助电极，用于与工作电极形成回路，并确保电流能够顺利通过电解池。

通过测量工作电极和参比电极之间的电流或电位变化，可以定量分析目标分析物的浓度。

两种电化学传感器原理的比较

| 特征 | 离子选择性电极传感 | 电流型电化学传感 ||---|---|---|| 测量参数 | 电位 | 电流 || 选择性 | 由离子选择性膜决定 | 由工作电极修饰材料决定 || 灵敏度 | 相对较低 | 相对较高 || 应用 | 离子浓度测定 | 痕量物质检测、生物传感器 |

总而言之，电化学传感器在环境监测、食品安全、生物医药等领域具有广泛的应用前景。随着材料科学和纳米技术的不断发展，新型电化学传感器将不断涌现，为人类社会的发展做出更大的贡献。