[发明专利]一种基于光电化学过程测量透明液体浓度的方法

说明书

本发明提供了一种基于光电化学过程测量透明液体浓度的方法，该方法利用半导体材料经历光电化学过程后产生光电流，并通过构建光电流密度大小与待测液体浓度之间的关系来测量浓度。本发明是首次通过光电化学过程来对透明液体进行浓度测定的方法，相比其他传统方法具有很强的创新性，该测量方法误差较小，故可将此方法进行推广测量，进一步拓宽光电化学器件的应用前景。

技术领域：

本发明属于光电化学探测领域，具体涉及一种基于光电化学过程测量透明液体浓度的方法。

背景技术：

传统测量溶液浓度的方法主要有折射法和超声光栅法。折射法是依据最小偏向角法将溶液盛入空心三棱镜，通过测量光束沿最小偏向角的变化，拟合出液体浓度与角度变化的函数来对浓度进行测定，此种方法测量精度约为3％，误差较大。超声光栅法是通过测量浓度不同引起的超声光栅常数的变化，拟合出浓度与光栅常数变化的函数来实现对浓度的测量，此方法对中性溶液精度约为0.4％，但此方法精度因溶液种类而不同，对某些溶液的浓度测量存在较大误差。由于上述两种传统的测量方法精度较低、测量过程较为复杂，因此开发一种结果可靠、测量速度较快的浓度测定方法格外重要。

发明内容：

为了克服上述现有方法的缺陷，本发明目的在于提供一种基于光电化学过程测量透明液体浓度的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于光电化学过程测量透明液体浓度的方法，包括以下步骤：

1)分别用丙酮和无水乙醇清洗柔性基底ITO薄膜10-30min并干燥，得到纯净的样片；

2)在60-180ml N-甲基-2-吡咯烷酮溶液中溶解200-350mg二硫化钨粉末并对其进行36h超声处理，按照丙酮、无水乙醇、去离子水的顺序清洗两次，每次清洗45min，然后对潮湿粉末在-45℃的温度下进行36h干燥，最后得到剥离好的灰黑色二硫化钨纳米片样品；

3)取步骤2)中得到的二硫化钨纳米片10—25mg溶解在10-25ml去离子水中进行30-60min超声处理，得到分散均匀的1mg/ml二硫化钨纳米片溶液；

4)取步骤3)中所得到的溶液1.5ml旋涂在步骤1)的另一片样片上并在40—80℃温度下干燥15-30h后，得到本发明所用的光电化学型光电探测器的工作电极；

5)以二硫化钨作为工作电极，铂片作为对电极，甘汞电极作为参比电极在电化学测试系统进行测试，以硫酸钠配置待测液体，设置待测溶液浓度范围为0mol/L—0.5mol/L，测试电压为0V-0.8V，测试光强为50mW/cm²-150mW/cm²对电流信号进行测试。

根据本发明优选的，步骤1)中，丙酮和无水乙醇浸泡清洗为15min。

根据本发明优选的，步骤2)中，二硫化钨粉末和N-甲基-2-吡咯烷酮溶液的固液质量体积比为300mg:120ml。

根据本发明优选的，步骤3)中，样品和去离子水的固液质量体积比为15mg:15ml,所用的超声处理时间为45min。

根据本发明优选的，步骤4)中，干燥温度为60℃，干燥时间为18h。

根据本发明优选的，步骤5)中,设置待测溶液浓度范围为0mol/L-0.25mol/L，即Na₂SO₄溶液浓度为0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25moL/L进行测试，测试的光强是100mW/cm²，测试电压分别为0V、0.2V、0.4V。

本发明方法中所有设备、原料均为市售产品。

基于上述技术方案可知，本发明具有如下的优点：