電極材料對(duì)銀 / 氯化銀(Ag/AgCl)pH電極的影響,1、銀材料:銀粉的粒徑、形狀等因素會(huì)影響電極的性能。例如,在絲網(wǎng)印刷制備 Ag/AgCl 電極時(shí),使用的銀粉若為片狀銀粉與球狀銀粉混合粉,不同的形狀和粒徑組合會(huì)影響電極的導(dǎo)電性和微觀結(jié)構(gòu)。片狀銀粉可提供較大的導(dǎo)電平面,有利于電子傳輸,而球狀銀粉可填充空隙,使電極結(jié)構(gòu)更加致密。合適的銀粉組合能提高電極的導(dǎo)電性,減少因電阻變化引起的電位波動(dòng),從而提高電位穩(wěn)定性。同時(shí),良好的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也有助于延長(zhǎng)電極的使用壽命。2、氯化銀材料:氯化銀的純度、粒徑等對(duì)電極性能至關(guān)重要。高純度的氯化銀能減少雜質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的干擾,保證電位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。粒徑較小的氯化銀顆粒能提供更大的比表面積,增加電極反應(yīng)的活性位點(diǎn),有利于維持穩(wěn)定的電位。但粒徑過(guò)小可能導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚,影響離子傳輸。在使用壽命方面,純度高、粒徑合適的氯化銀能在長(zhǎng)期的氧化還原反應(yīng)中保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),不易發(fā)生分解或溶解,從而延長(zhǎng)電極的使用壽命。環(huán)保監(jiān)測(cè)中,pH 電極實(shí)時(shí)傳輸水質(zhì)數(shù)據(jù)至平臺(tái)。蚌埠pH電極生產(chǎn)過(guò)程
制備工藝參數(shù)對(duì)銀 / 氯化銀(Ag/AgCl)pH電極電位穩(wěn)定性和使用壽命的影響:1、電流密度與時(shí)間:在采用電化學(xué)方法制備 Ag/AgCl 電極時(shí),電流密度和通電時(shí)間直接影響 AgCl 膜層的生長(zhǎng)。較高的電流密度可能使 AgCl 膜層生長(zhǎng)過(guò)快,導(dǎo)致膜層結(jié)構(gòu)疏松、不均勻,降低電位穩(wěn)定性。適當(dāng)降低電流密度并控制合適的通電時(shí)間,可使 AgCl 膜層均勻、致密地生長(zhǎng)在銀電極表面,提高電位穩(wěn)定性。例如,在恒電流氧化制備 Ag/AgCl 電極過(guò)程中,根據(jù)法拉第定律精確控制電量(即電流與時(shí)間的乘積),可得到指定覆蓋度的 AgCl 膜層,從而優(yōu)化電極性能,延長(zhǎng)使用壽命。2、溫度:制備過(guò)程中的溫度對(duì)電極性能也有影響。溫度升高,離子的擴(kuò)散速度加快,可能使 AgCl 膜層的生長(zhǎng)速度加快,但也可能導(dǎo)致膜層結(jié)晶粗大,結(jié)構(gòu)疏松。而較低的溫度可能使反應(yīng)速度過(guò)慢,生產(chǎn)效率降低。合適的溫度能使 AgCl 膜層生長(zhǎng)均勻,提高膜層與銀基底的結(jié)合力,進(jìn)而提高電位穩(wěn)定性和使用壽命。例如,在某些制備工藝中,將溫度控制在一定范圍內(nèi),可獲得性能優(yōu)良的 Ag/AgCl 電極。合肥pH電極量大從優(yōu)食品pH 電極需耐受巴氏消毒溫度(80-90℃)。
從離子交換與遷移層面深入理解 pH 電極玻璃膜老化過(guò)程中結(jié)構(gòu)與性能的變化機(jī)制,玻璃膜主要由二氧化硅網(wǎng)絡(luò)及堿金屬離子構(gòu)成。在老化進(jìn)程中,溶液中的氫離子與玻璃膜表面的堿金屬離子發(fā)生離子交換。從微觀角度看,氫離子憑借其較小的離子半徑,易于擴(kuò)散進(jìn)入玻璃膜表面的硅氧網(wǎng)絡(luò)間隙,置換出堿金屬離子。比如鈉離子,隨著交換持續(xù),更多堿金屬離子被替換,玻璃膜表面的離子組成與分布發(fā)生改變。這種離子交換并非靜止,而是動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,當(dāng)外界條件變化,如溶液 pH 值、溫度改變時(shí),離子交換的速率與程度也會(huì)相應(yīng)變動(dòng)。同時(shí),離子在玻璃膜內(nèi)的遷移能力也會(huì)隨老化改變,遷移路徑與速率的變化影響著玻璃膜內(nèi)部離子的傳輸。
pH電極玻璃膜微觀結(jié)構(gòu)變化對(duì)響應(yīng)時(shí)間的影響:玻璃膜微觀結(jié)構(gòu)變化會(huì)使離子傳輸阻力增大。當(dāng) pH 值變化時(shí),氫離子進(jìn)入玻璃膜并與內(nèi)部離子發(fā)生反應(yīng)以建立新的平衡需要更長(zhǎng)時(shí)間。比如,在老化初期,離子交換與傳輸相對(duì)順暢,響應(yīng)時(shí)間較短;但隨著老化加劇,玻璃膜內(nèi)離子遷移路徑變得復(fù)雜,阻礙增多,導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間明顯延長(zhǎng)。這就如同道路上的障礙物增多,車輛行駛速度減慢,響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。若用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液 pH 值變化的場(chǎng)景,響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)可能導(dǎo)致獲取的數(shù)據(jù)滯后,影響對(duì)反應(yīng)進(jìn)程的準(zhǔn)確判斷。發(fā)酵過(guò)程中pH 電極需與 DO(溶解氧)傳感器協(xié)同監(jiān)測(cè)。
基于 IGZO 的 pH 電極:In - Ga - Zn - O(IGZO)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于 TFT 基板以替代 α - Si。在相關(guān)研究中,將 70 nm 厚的 IGZO 層直接沉積在 P 型 Si 襯底上作為傳統(tǒng)擴(kuò)展柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(EGFET)的擴(kuò)展柵,用作 pH 傳感膜。通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行沉積后退火(RTA)處理,可改善 IGZO 層的 pH 傳感性能。例如,在 N?氣氛中 700℃下進(jìn)行 RTA 處理,在 pH 2 - 10 的應(yīng)用范圍內(nèi),靈敏度可從 41.5 mV/pH 提高到 53.3 mV/pH 。此外,改變 RF 濺射過(guò)程中的 Ar/O? 比例也會(huì)影響電極性能,如在 Ar/O? 氣氛為 24/1 的條件下制備的 IGZO - EGFET 具有靈敏度(59.5 mV/pH)和線性度(99.7%),且在 7 個(gè)月后仍能保持較高性能(靈敏度 51.4 mV/pH,線性度 92%)。工業(yè)生產(chǎn)中需定期校準(zhǔn)pH 電極,以維持在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。蚌埠pH電極生產(chǎn)過(guò)程
玻璃pH 電極對(duì)氫離子敏感,適用于大多數(shù)水溶液測(cè)量。蚌埠pH電極生產(chǎn)過(guò)程
pH 電極:常見(jiàn)的有玻璃電極,其對(duì)溶液中 H?具有選擇性響應(yīng) ,關(guān)鍵在于其敏感膜中膜電位的形成 。此外,還有金屬 - 金屬氧化物電極等 ,不同電極適用場(chǎng)景有所差異,需根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇。參比電極:如銀 - 氯化銀電極,為測(cè)量提供穩(wěn)定的參考電位,保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。電位測(cè)量?jī)x器:需具有極低輸入偏置電流,以精確測(cè)量 pH 感測(cè)電極和參比電極之間的電壓。例如可采用基于 Arduino 納米微控制器、16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電子緩沖放大器、溫度傳感器和藍(lán)牙模塊組成的開(kāi)源電位儀器,其成本較低且準(zhǔn)確性和精度足以用于教學(xué)目的 。不同 pH 值的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液:用于校準(zhǔn) pH 電極,確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。通常準(zhǔn)備 pH 為 4.00、7.00、9.00 等標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液,這些溶液的 pH 值經(jīng)過(guò)精確標(biāo)定。恒溫設(shè)備:由于溫度對(duì)電極電位有影響,如 Fe3?/Fe2? - EDTA 和 Cu2?/Cu? - EDTA 系統(tǒng)的電極電位會(huì)隨溫度變化 ,因此需使用恒溫槽等設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)溫度,保持溫度恒定。蚌埠pH電極生產(chǎn)過(guò)程