基于纳米复合材料的高性能全固态离子传感器

Several aspects will be further considered in this project for improving the analytical performance of conventional ion selective electrode (ISE). Here, we focus on the improvement of ISE sensors: (1) development of novel solid contact ion-to-electron transducer between the ion-selective membrane and the conducting substrate for enhancing the stability and reproducibility of the ISE sensors; (2) immobilization of high performance ion selective components for prolonging the lifetime; introduction of strongly hydrophobic ion-exchanger for avoiding the loss during long time running; preparation of novel plasticizer-less polymer membrane to replace the conventional PVC membrane; (3) high-performance ISE sensors will be developed using the novel solid contact ion-to-electron transducer and ion-selective membrane based on the above mentioned nanocomposites, leading to higher precision and longer service life.

针对目前离子选择性电极（ISE）存在的若干缺陷，有目的地对其相关结构单元进行改进，大幅度提高离子选择性电极的分析性能。ISE改进主要体现在以下几个方面：（1）研发高品质固接离子-电子信号转换层代替目前报道的性能不佳的固接转换层，有效增强所构建的离子选择性电极的电位信号输出稳定性和重现性；（2）研制高效固载离子选择性载体，减弱其长期应用时的渗漏因素影响；开发新型强疏水性、电荷高度对称的离子交换剂，避免长期应用时离子交换剂的损失；合成新型免增塑的聚合物膜取代传统的增塑PVC膜，避免增塑剂长期使用时的损失；（3）以上述新材料作为离子选择性电极的固接转换层和离子选择性膜，开发高选择性、高稳定性和高响应速度的全固态离子传感器，提高测量精度和延长使用寿命。

针对目前离子选择性电极（ISE）存在的若干问题，通过对其相关结构单元进行改进，大幅度提高离子选择性电极的分析性能。（1）筛选了低成本疏水碳微球、高性能Au25纳米簇、新型石墨烯气溶胶等若干高性能离子转接层材料，有效增强了ISE的电位信号输出稳定性和重现性，优化了全固态ISE的相关分析性能指标；（2）采用一步涂覆法改进了全固态ISE的结构单元，该结构能够有效地固载离子选择性载体，减弱其长期应用时的渗漏因素影响，避免水层的出现，延长ISE的使用寿命；（3）与微流控技术结合开发了多通道离子传感芯片实验室，并结合所在课题组地在分析仪器研发发面的优势，进行了便携式离子分析的研究，初步用于多种品牌矿泉水中多种离子含量的同时测定。