壓電石英晶體低阻抗非接觸式離子檢測系統的研究

《壓電石英晶體低阻抗非接觸式離子檢測系統的研究》是依託山東師範大學，由康琪擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：壓電石英晶體低阻抗非接觸式離子檢測系統的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：康琪
• 依託單位：山東師範大學

項目摘要

研究基於壓電石英晶體的低阻抗非接觸式離子檢測器的測定原理和分析方法，該檢測原理目前在國際上還未見他人文獻報導，其核心創新之處是以壓電石英晶體的感抗湮滅非接觸式電極的容抗，當壓電石英晶體與非接觸式電極所構成的檢測系統產生諧振時，整個檢測迴路的阻抗虛部為零，因此大幅度降低非接觸式電導離子檢測器的阻抗，可望突破常規非接觸式檢測器因非接觸感測電極阻抗高和電極之間泄漏電流大而導致的檢測靈敏度低、檢測池進一步微型化困難的技術瓶頸。在相同條件下，本方法的靈敏度較常規非接觸式電導檢測法的靈敏度提高20-100倍，且檢測系統結構簡單，可實現微型化，套用前景良好，可望套用於微流控晶片等微通道中離子組分及其空間分布的檢測及分析。本項目旨在開展這種新型檢測原理的理論與套用研究，藉助於等效電路模擬及阻抗分析、超微電極等手段，研究該檢測器與分離通道之間的相互作用機理，建立檢測器的回響理論模型與測定方法。

結題摘要

本項目基於阻抗湮滅原理，將電容耦合非接觸電導檢測器(C4D)與壓電石英晶體諧振器聯用，在諧振條件下,C4D中管壁電容的容抗與壓電石英晶體的等效感抗相互抵消，從而顯著降低了檢測池的總阻抗，研製了低阻抗型非接觸電導(LIC4D)離子檢測系統。主要研究工作包括：（1） 採用阻抗分析法研究了C4D的回響特性，測定了C4D的等效電路參數，並建立了一種基於諧振原理的C4D等效電路測量方法；（2）研究了LIC4D的回響原理與特性，搭建了適用於毛細管整體柱條件的非接觸電導檢測器及其離子色譜系統，結果表明LIC4D的回響靈敏度較C4D提高5-20倍，採用所設計的柱端差分測量系統，檢測靈敏度進一步提高；（3）採用移動式LIC4D探測微通道內的導電性空間分布特性，可以感測檢測界面結構擾動弛豫動力性過程；（4）基於液相壓電感測器在強縱波反射條件下的諧振峰分裂現象，研製出高靈敏的壓電液體密度感測器；（5）以壓電石英晶體感測器實時檢測了化學沉積Ni-P過程中與施鍍有關的除油、表面粗化、化學鍍以及薄膜腐蝕等過程中的質量變化，研究了粗化劑，鹽和表面活性劑的濃度和溫度對石英晶體腐蝕速率的影響。（6）基於納米金-胸腺嘧啶-汞離子的相互作用，使納米金的吸收光譜發生變化，可視化測定汞離子；（7） 納米材料化學修飾電極溶出伏安法測定痕量重金屬離子。這些工作有助於完善壓電感測理論，開拓壓電感測器新的套用領域。本項目的研究成果已經在Talanta、Analyst、Sensors Actuators B、Analytical Methods 、Micro and Nano Letters、 Chinese Chemistry Letters、分析化學等SCI期刊上發表論文11篇，另外在環境化學、環境科學與技術、分析試驗室等學術期刊上發表論文6篇，授權國家發明專利1項，研製離子色譜、毛細管電泳儀器裝置2套。