[发明专利]一种深海用全固态pH传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全固态pH传感器及其制备方法，属于pH传感器技术领域。本发明的全固态pH传感器，包括电极防护壳体(7)，所述电极防护壳体(7)的内部包括由封装材料(5)固定的pH传感器以及用于固封的密封和封装材料(8)且下端带有保护罩(9)；所述pH传感器包括全固态氧化铱pH响应电极(3)和全固态Ag/AgX参比电极(4)，所述全固态氧化铱pH响应电极(3)包括铱金属芯(2)和包裹在所述铱金属芯(2)外表面的一层氧化铱膜(1)；所述氧化铱膜(1)采用高温热氧化法制备生成；所述全固态氧化铱pH响应电极(3)和全固态Ag/AgX参比电极(4)分别和导线(6)相连。该传感器装置具有耐高压、稳定性高、体积小等特点，可以应用于深海高压环境。

技术领域

本发明属于传感器分析测试技术领域，特别涉及一种深海用全固态pH传感器及其制备方法，其中包括采用高温热氧化法制备全固态氧化铱(IrO_x)电极，采用高压成型法制备全固态Ag/AgX参比电极及其封装技术。

背景技术

传统pH复合玻璃电极存在阻抗高、易破碎等问题，很难应用于极端环境如深海、强腐蚀性体系中，这些都阻碍了极端环境的pH值检测。

IrO_x作为H⁺响应电极，具有响应范围宽，响应速度快等特点，适用于作为pH响应电极的电极芯，优化其制备方法是一直以来的研究热点。传统的参比电极如银/氯化银电极，管体内是饱和氯化钾溶液，管体多为玻璃材料，难以应用到高压环境；单纯的使用带有氯化银镀层的银丝作为参比，镀层在使用过程中容易脱落，使用寿命短，稳定性差，更难以将其应用于深海等高压环境中。

此外，深海等高压环境中电极的封装问题，也是限制常规电极应用于深海环境等高压环境中一大难题。探究合适的IrO_x H⁺响应电极、参比电极制备方法，制备出性能稳定、适用于深海环境的pH电极、参比电极，并采用合适的方法将电极进行封装，将传感器应用于深海环境等高压环境中，一直是研究人员致力于攻克的技术难题，具有重要现实意义。

发明内容

针对上属于技术问题，本发明提供一种深海用全固态pH传感器及其制备方法。本发明提供的深海用全固态pH传感器稳定性好，可应用于高压、强腐蚀等复杂环境下进行测试，保证pH测量的准确性，克服了传统的pH电极的不足。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种全固态pH传感器，包括一电极防护壳体，所述电极防护壳体的内部包括由封装材料固定的pH传感器以及用于固封的密封和封装材料；

所述pH传感器包括全固态氧化铱pH响应电极(3)和全固态Ag/AgX参比电极，所述全固态氧化铱pH响应电极和全固态Ag/AgX参比电极封装于所述密封材料时裸露在外面一部分用于pH感应；

所述全固态氧化铱pH响应电极包括铱金属芯和包裹在所述铱金属芯外表面的一层氧化铱膜；所述氧化铱膜采用高温热氧化法制备生成；

所述全固态氧化铱pH响应电极和全固态Ag/AgX参比电极分别和导线相连。

进一步地，所述全固态氧化铱pH响应电极的下端设置保护罩。

进一步地，所述电极防护壳体选用高强度金属或高强度非金属材料；包括不锈钢、钛合金、聚四氟乙烯或聚氯乙烯。

进一步地，所述封装材料以及所述密封与封装材料采用硅橡胶或环氧树脂。

所述pH响应电极和参比电极的尺寸可在一定范围内变化，尺寸小时制成微电极(≤100μm)，尺寸较大时制成普通电极(＞100μm)。

进一步地，所述全固态氧化铱pH响应电极电极宽pH响应范围，pH响应范围为0-14，响应灵敏度为40-70mV/pH的近能斯特响应。

一种全固态pH传感器的制备方法，所述方法包括：