電化學(xué)傳感器用來測定目標(biāo)分子或物質(zhì)的電學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)，從而進(jìn)行定性和定量的分析和測量。 最早的電化學(xué)傳感器可以追溯到20世紀(jì)50年代，當(dāng)時用于氧氣監(jiān)測。到了20世紀(jì)80年代中期，小型電化學(xué)傳感器開始用于檢測PEL范圍內(nèi)的多種不同有毒氣體，并顯示出了良好的敏感性與選擇性。目前，為保護(hù)人身安全起見，各種電化學(xué)傳感器廣泛應(yīng)用于許多靜態(tài)與移動應(yīng)用場合。

　　工作原理

　　電化學(xué)傳感器通過與被測氣體發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學(xué)傳感器由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個薄電解層隔開。

　　氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發(fā)生反應(yīng)，然后是憎水屏障，最終到達(dá)電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，以形成充分的電信號，同時防止電解質(zhì)漏出傳感器。

　　穿過屏障擴(kuò)散的氣體與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，傳感電極可以采用氧化機(jī)理或還原機(jī)理。這些反應(yīng)由針對被測氣體而設(shè)計的電極材料進(jìn)行催化。

　　通過電極間連接的電阻器，與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負(fù)極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會產(chǎn)生電流，電化學(xué)傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

　　在實(shí)際中，由于電極表面連續(xù)發(fā)生電化發(fā)應(yīng)，傳感電極電勢并不能保持恒定，在經(jīng)過一段較長時間后，它會導(dǎo)致傳感器性能退化。為改善傳感器性能，人們引入了參考電極。

　　參考電極安裝在電解質(zhì)中，與傳感電極鄰近。固定的穩(wěn)定恒電勢作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發(fā)生反應(yīng)，同時測量反電極，測量結(jié)果通常與氣體濃度直接相關(guān)。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標(biāo)氣體。

　　近年來，隨著納米材料科學(xué)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，新原理、新技術(shù)、新材料和新工藝的廣泛采用，傳感器在小型化、微型化、智能化方向得到了日新月異的發(fā)展，具有特殊性能和優(yōu)點(diǎn)的電化學(xué)傳感器不斷涌現(xiàn)并進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。在歐美，伏安法已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的原子吸收法大量應(yīng)用于醫(yī)藥、生物和環(huán)境分析領(lǐng)域。

　　目前，采用納米技術(shù)，提高電化學(xué)傳感器的選擇性、靈敏度和多目標(biāo)同時測定，成了國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，具體地說，集中在碳納米管和石墨烯傳感器的制備和產(chǎn)業(yè)化。

　　碳納米管被認(rèn)為是一種性能優(yōu)異的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料，世界各國均在其制備和應(yīng)用方面投入大量的研究開發(fā)力量，期望能占領(lǐng)該技術(shù)領(lǐng)域的“制高點(diǎn)”。碳納米管傳感器是目前納米傳感器的最重要平臺，在航天、機(jī)械、儀器儀表、汽車制造、油氣勘探、電子工程及醫(yī)療器械行業(yè)都有廣泛用途，并已經(jīng)成為相關(guān)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。而石墨烯的出現(xiàn)，要比碳納米管更晚，但在近幾年已經(jīng)超越了碳納米管成為國際新熱點(diǎn)。

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