[發明專利]一種電化學探針型濕度傳感器

無效

• 申請號: 200710041409.8
• 申請日: 2007-05-29
• 公開（公告）號: CN101059476A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 王榮;朱國陽
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403;G01N27/26
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 謝文凱;黃志達

技術領域

本發明屬電化學技術領域，特別是涉及一種電化學探針型濕度傳感器及其制作方法。

背景技術

濕度不僅在工業生產、質量管理、環境控制方面起著重要作用，而且是與我們人類生活密切相關的物理量。在濕度測量領域，濕度傳感器是基于其功能材料能發生與濕度有關的物理效應或化學效應的基礎上制造的，它具有可將濕度物理量轉換成可測量的電訊號的功能。按傳感原理包括電容式濕度傳感器(CN1220393A)、電阻型濕度傳感器(CN1431489A)、光纖濕度傳感器(CN1036635A)、以及重量型諧振法、微波法、熱電法等；按濕度敏感原理又可分為：電解質型濕度傳感器、聚合物型的濕度傳感器(CN1423123A)、陶瓷濕度傳感器(CN2168250Y)、多孔金屬氧化物濕度傳感器(CN1571184A)等。Chen在《sensor?letters》2005，3：274-295上綜述了各種濕度傳感器的感濕材料和傳感機理。

室溫離子液體是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態由離子所構成的物質，是繼水和超臨界二氧化碳后又一類綠色溶劑體系。在二十世紀90年代，對水和空氣穩定的離子液體被陸續合成了出來。這些離子液體大多為由烷基吡啶陽離子、烷基咪唑陽離子、烷基季銨鹽陽離子和烷基季磷鹽陽離子分別與含氟陰離子所組成。由于它們具有低蒸汽壓、高的離子導電性、熱穩定性好、電化學窗口寬等優良物理化學特性而在電化學、化學合成、分離過程、催化等領域都具有廣泛的應用前景。親水性室溫離子液體能夠與水相混溶，即使是疏水性離子液體也能有少量的水溶解在其中。當水溶解在離子液體后，會對離子液體的黏度、導電性等理化性質產生影響，此外，離子液體中的水含量也會使溶解在離子液體中的溶質的擴散系數發生改變。利用水含量對離子液體性質改變的特性，就可能以室溫離子液體為傳感器的敏感膜而實現濕度的測定。

目前，還未見有基于離子液體和溶解在其中的氧化還原電對的獨特的物理化學性質，應用于電化學濕度傳感器，采用電化學手段，制作電化學探針型濕度傳感器的類似報道。

發明內容

所要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是提供一種離子液體濕度傳感器，以克服現有常規的電流型傳感器通常以檢測對象的電化學反應響應信號，水分子的電化學分解電壓較高且受電極表面性質的影響較大，直接進行電流測定會有很多電活性物質對測定產生干擾的缺陷。

技術方案

本發明的技術方案之一是提供一種電化學探針型濕度傳感器，其組成包括：含室溫離子液體的濕度敏感材料、至少兩個電極和以氧化還原電對為成分的電化學探針、電源、電流計和信號電路，其中，所述的氧化還原電對溶解于離子液體中，且是可逆的。

上述的電化學探針型濕度傳感器的優選方案之一為，所述的氧化還原電對選自四氰基對醌二甲烷、N，N，N’，N’-四甲基對苯二胺或苯醌，或者其衍生物。

上述的電化學探針型濕度傳感器的優選方案之二為，所述的氧化還原電對選自二茂鐵、鐵氰化鉀、四氨合釕、金屬卟啉、或金屬酞菁，或者其衍生物。

上述的電化學探針型濕度傳感器的優選方案之三為，所述的室溫離子液體選自烷基咪唑類、烷基吡啶類、季銨鹽類、季磷鹽類、或苯并咪唑類離子液體中的一種或一種以上。更加優選的方案為，所述的室溫離子液體選自[1-乙基-3甲基咪唑][四氟硼酸]、[1-丁基-3甲基咪唑][六氟磷酸]、[1-奎基-3-甲基][四氟硼酸]、[N-丁基吡啶][六氟磷酸]、[N-丁基吡啶][四氟硼酸]、[N-庚基吡啶][六氟磷酸]、[二甲基乙醇基3-磺酸丙基銨][對甲基苯磺酸]、[三乙醇基3-磺酸丙基銨][對甲苯磺酸]、[二乙醇基磺酸丁基銨][硫酸氫]、[四丁基磷][二-(三氟甲基)酰亞胺]、[三丁基甲基磷][甲磺酸]、[三丁基十四烷基磷][二-(三氟甲基)酰亞胺]、[1-乙基-3-丁基苯并咪唑][四氟硼酸]、[1-乙基-3-丁基苯并咪唑][[六氟磷酸]、[1-乙基-3-丁基苯并咪唑][對甲基苯磺酸]中的一種或一種以上。

上述的電化學探針型濕度傳感器的優選方案之四為，其組成還包括離子液體的容器、可固定化離子液體的膜或凝膠、可吸附離子液體的絮狀載體、或者硅片所構成的離子液體載體。

所述的離子液體載體可以是多孔聚乙烯薄膜或聚合物凝膠，可將功能復合材料—四氰基對醌二甲烷的離子液體溶液吸附在薄膜中，實現室溫離子液體的固定化。