使用有泄漏的波导和合成凝膜进行pH测量
Victoria Wensley1, Nicholas J Goddard2, Ruchi Gupta1
1School of Chemistry, University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, UK.
Micromachines
|March 6, 2025
概括
这项研究引入了一种新型的泄漏波导 (LW) pH传感器,该传感器使用响应pH的水凝. 该传感器提供快速,可逆的pH测量高分辨率,适合饮用水监测.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学传感器 化学传感器
- 光电学是指光电子产品.
背景情况:
- 泄漏波导 (LW) 是光学设备,光在薄膜内传播,并在薄膜-基板接口上泄漏.
- LWs的光学特性,例如光传播角度,对薄膜的折射率和厚度都很敏感.
- 响应pH的水凝可以根据周围的pH值改变它们的特性,为传感器应用提供了潜力.
研究的目的:
- 开发和描述基于漏电波导 (LW) 的pH传感器.
- 使用具有pH响应单体的合成水凝进行精确的pH测量.
- 评估传感器的性能,包括响应时间,可逆性,选择性和分辨率.
主要方法:
- 使用由烯胺,N-[3-(dimethylamino) propyl]methacrylamide (DMA) 和bisacrylamide交叉连接器组成的水凝薄膜制造一个泄漏的波导 (LW) 传感器.
- 使用LW传感器在4到8的范围内测量pH值.
- 评价传感器响应时间,可逆性和针对常见干扰物的选择性 (NaCl,尿素,Al2~SO4) 3,CaCl2,湿酸).
- 将液凝LW传感器的性能与传统的玻璃pH电极进行比较.
主要成果:
- 水凝LW传感器显示了可逆的pH值测量在4到8的范围内.
- 观察到快速反应时间:低至高 pH 变化时 0.90 ± 0.14 分钟,高至低 pH 变化时 2.38 ± 0.22 分钟.
- 传感器具有很高的选择性,在典型度下对常见干扰物基本不敏感.
- 水凝传感器的pH分辨率约为0.004,超过了玻璃电极的分辨率~0.01.
结论:
- 开发的泄漏波导 (LW) 水凝传感器是用于pH监测的有希望的技术.
- 它的快速响应,高分辨率和选择性使其适合用于饮用水质量评估等应用.
- 该传感器为传统的pH电极提供了可行的替代方案,特别是在其操作pH范围内.
