化學(xué)傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘 要：近年來，隨著我國檢測技術(shù)的飛速發(fā)展及其市場的開辟，化學(xué)傳感器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)之中。本文將對目前化學(xué)傳感器的原理、應(yīng)用情況進(jìn)行敘述，尤其是對一些新興起的有著良好市場前景化學(xué)傳感器進(jìn)行介紹，對化學(xué)傳感器的缺點(diǎn)和發(fā)展趨勢進(jìn)行評析。

關(guān)鍵詞：化學(xué)傳感器；檢測技術(shù)；發(fā)展趨勢

目前，化學(xué)傳感器的已經(jīng)受到廣泛的研究，這類傳感器具有非常高的靈敏性，選擇性強(qiáng)，便攜式，小型化，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在化工企業(yè)、造紙企業(yè)、醫(yī)學(xué)行業(yè)以及平常的生活當(dāng)中，主要用于有毒氣體及有害物質(zhì)的檢測，已經(jīng)發(fā)展到可以微量檢測范圍，能夠達(dá)到檢測細(xì)胞濃度，由于各個(gè)行業(yè)對化學(xué)傳感器的要求很高，所以化學(xué)傳感器迅速的發(fā)展起來，具有很好的發(fā)展的前景。以下本文將介紹不同的幾類化學(xué)傳感器的特點(diǎn)，并對化學(xué)傳感器的缺點(diǎn)和發(fā)展趨勢進(jìn)行評析。

1 新型化學(xué)傳感器

1.1 光學(xué)類化學(xué)傳感器

這是一類新興的傳感器，主要檢測微量或是痕量濃度的物質(zhì)，它的主要原理是將根據(jù)不同的物質(zhì)化學(xué)成分有所不同相對應(yīng)的電信號(hào)也就不同，或是某個(gè)物質(zhì)所占的濃度不同也有所不同，反應(yīng)機(jī)理就是當(dāng)光學(xué)敏感材料接觸到被測體之后就會(huì)引起電信號(hào)很大的變化，因此可以對被測物質(zhì)的量進(jìn)行檢測。這種方法操作簡單靈敏度高，因此目前被廣泛的研究。以下將介紹兩種光學(xué)類化學(xué)傳感器的原理和應(yīng)用情況：

1.1.1 熒光傳感器

這種傳感器的敏感元件是熒光傳感元件，傳感器的激勵(lì)光源，主要反應(yīng)設(shè)備是光電檢測器。反應(yīng)機(jī)理是：具有發(fā)光的熒光體一般為芳族物質(zhì)，主要在紫外光區(qū)和可見光區(qū)吸收或是發(fā)射光譜，這些是由于芳族物質(zhì)與被檢測化合物質(zhì)結(jié)合時(shí)，該化學(xué)物質(zhì)的價(jià)電子重新進(jìn)行了排列或是導(dǎo)致了一些物質(zhì)的躍遷等等結(jié)構(gòu)的變化，或是發(fā)射熒光、或是進(jìn)行內(nèi)部轉(zhuǎn)換、或是光化學(xué)反應(yīng)。不同的物質(zhì)表現(xiàn)的方式不同。根據(jù)物質(zhì)的熒光強(qiáng)度的變化來檢測物質(zhì)濃度的變化。具體方法就是配置標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比對檢測，這是高靈敏度的檢測方法：各種光檢測方法是以檢測波長加以區(qū)別的， 目前熒光化學(xué)傳感器應(yīng)用在溶液的PH檢測當(dāng)中和對熒光比較敏感的金屬離子檢測當(dāng)中，例如：鎂、鋅、鎘等離子。此外熒光類傳感器也可以進(jìn)行葡萄糖濃度的定量檢測，此外熒光傳感器和光纖傳感器可以長時(shí)間進(jìn)行檢測，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的檢測和靈敏度比較高的優(yōu)點(diǎn)，所以今后熒光傳感器將被廣泛的應(yīng)用在危險(xiǎn)和有毒的環(huán)境當(dāng)中。

1.1.2 光纖化學(xué)傳感器

光纖傳感器主要是利用各種新式合成的化學(xué)指示劑作為傳感器的識(shí)別元件，但是指示劑應(yīng)用傳感器中首先要具備兩個(gè)基本條件：指示劑能固定于傳感器前端的薄膜當(dāng)中；能夠與待測溶液的離子發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)。產(chǎn)生中間產(chǎn)物也會(huì)有較強(qiáng)的光學(xué)效應(yīng)，根據(jù)反射回來的光的強(qiáng)度來判斷未知物質(zhì)濃度的大小。

此外，還有很多光學(xué)類的化學(xué)傳感器，例如光化學(xué)氣敏傳感器、磷光傳感器等等，光學(xué)類化學(xué)傳感器以他特別的優(yōu)勢已經(jīng)在被廣泛的研究。

1.2 化學(xué)電極類傳感器

這是一種基于不同離子濃度對應(yīng)不同電信號(hào)的一類電化學(xué)傳感器，它是根據(jù)離子的選擇性特點(diǎn)來進(jìn)行工作的，也是化學(xué)傳感器中比較早的一類傳感器，目前技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，很多檢測方法已經(jīng)將其當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行對照，這也是一種無損的檢測分析方法可以進(jìn)行連續(xù)的自動(dòng)檢測分析，目前已經(jīng)可以做到遠(yuǎn)程控制檢測。現(xiàn)在新興的一些檢測技術(shù)也應(yīng)用到了電極類的傳感器，例如電子舌傳感器陣列，這種方法是將很多化學(xué)離子選擇性電極放在一起，對多組未知的溶液進(jìn)行檢測、區(qū)分，將多個(gè)電極同時(shí)放入其中一個(gè)未知溶液，測出多組數(shù)據(jù)，然后對另一個(gè)未知溶液進(jìn)行檢測也會(huì)檢測出一些數(shù)據(jù)，以此類推檢測出多組數(shù)據(jù)，采用智能的算法進(jìn)行計(jì)算就可以很清楚的區(qū)分這些溶液，然后在算法中標(biāo)注哪類數(shù)據(jù)是什么溶液，今后檢測到的數(shù)據(jù)輸入到這些智能算法中就會(huì)自動(dòng)的判斷他是什么溶液。

1.3 敏感膜傳感器

這種傳感器也是一種簡潔、便攜的分析方法，使用比較方便，維修方法比較簡單，和電極傳感器類似，它根據(jù)不同的離子對不同的物質(zhì)敏感做出一些敏感膜傳感器，與標(biāo)準(zhǔn)電極一起放在待測溶液里。

1.4 氣敏傳感器

很多金屬氧化物被用作氣敏傳感器的材料，例如費(fèi)加羅傳感器公司生產(chǎn)了很多便攜式的氣敏傳感器廣泛的應(yīng)用在化工、醫(yī)療、食品衛(wèi)生等行業(yè)的氣體檢測當(dāng)中，而且多種氣敏傳感器聯(lián)合在一起，采集的數(shù)據(jù)用智能的算法進(jìn)行分類可以對食物的新鮮程度，或是溶液的濃度摻假等等。

2 化學(xué)傳感器目前的缺點(diǎn)和以后的發(fā)展趨勢

2.1 化學(xué)傳感器目前面臨的問題

化學(xué)傳感器目前最大的問題就是很多被檢測物質(zhì)具有化學(xué)反應(yīng)的不可逆性，識(shí)別傳感器的被污染問題，都會(huì)對傳感器元件損壞，從而降低了識(shí)別的能力，所以目前研究者也在研究如何對化學(xué)傳感器進(jìn)行及時(shí)恢復(fù)、維修等等，能達(dá)到最大效益的使用傳感器。

2.2 化學(xué)傳感器未來的走向

化學(xué)傳感器未來的走向是向著功能集成化、多功能化發(fā)展，集成化就是將很多功能集成到一個(gè)儀器當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)參數(shù)的檢測，使得檢測簡單化，設(shè)備便攜化，適應(yīng)性越來越強(qiáng)，危險(xiǎn)的環(huán)境、高溫、高壓的環(huán)境下化學(xué)藥品的檢測，而且研究人員還在研究是否能利用各種新式科技進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，此外傳感器在向著便攜化發(fā)展，更人性化的方向發(fā)展，可以讓普通用戶很容易的進(jìn)行操作。

3 結(jié)語

總之，化學(xué)傳感器將是今后傳感器發(fā)展的一個(gè)十分重要的分支，也是一個(gè)新世紀(jì)重要的研究領(lǐng)域，將為人民的生產(chǎn)和生活帶來更大的益處。

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作者簡介：王晶（1970-），女，吉林人，本科，研究方向：化學(xué)。