WO2020232677A1 - 一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统 - Google Patents

一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2020232677A1
WO2020232677A1 PCT/CN2019/088019 CN2019088019W WO2020232677A1 WO 2020232677 A1 WO2020232677 A1 WO 2020232677A1 CN 2019088019 W CN2019088019 W CN 2019088019W WO 2020232677 A1 WO2020232677 A1 WO 2020232677A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ion
specific
specific ion
carbon
ion selective
Prior art date
Application number
PCT/CN2019/088019
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
赵然
韩林辰
黄智伟
Original Assignee
上海观流智能科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 上海观流智能科技有限公司 filed Critical 上海观流智能科技有限公司
Priority to PCT/CN2019/088019 priority Critical patent/WO2020232677A1/zh
Publication of WO2020232677A1 publication Critical patent/WO2020232677A1/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of ion selective electrode preparation, and specifically relates to an ion selective electrode, an ion detection sensor and an ion detection system for detecting the ion concentration in a liquid substance.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the first detection current and the second detection current collected in the present invention.
  • the preparation method of ion selective electrode includes the following steps:
  • Ion selective electrode including a conductive substrate, an ion selective membrane, and a carbon-based material layer arranged between the conductive substrate and the ion selective membrane;
  • Ion selective electrode including a conductive substrate, an ion selective membrane, and a carbon-based material layer arranged between the conductive substrate and the ion selective membrane;
  • Ion selective electrode including a conductive substrate, an ion selective membrane, and a carbon-based material layer arranged between the conductive substrate and the ion selective membrane;
  • the preparation method of ion selective electrode includes the following steps:
  • the carbon-based material layer is formed by coating and drying a carbon-based slurry on the surface of the conductive substrate.
  • the carbon-based slurry includes a carbon-based material, conductive carbon black, a binder, and an organic solvent;
  • the thickness of the base material layer is 200 microns;
  • the carbon-based material is activated carbon;
  • the binder is polytetrafluoroethylene;
  • the organic solvent is N,N-dimethylacetamide;
  • the carbon-based material is electrically conductive
  • the mass ratio of carbon black is 0.1:1, the mass ratio of the total mass of carbon-based materials and conductive carbon black to the binder is 10:1; the mass ratio of the organic solvent to the binder is 9:1;
  • step 2) The ion selective mixture is coated on the carbon-based material layer obtained in step 1) and dried to form an ion selective membrane to obtain the ion selective electrode.
  • the conductive substrate is copper foil
  • the conductive substrate is a hard graphite sheet
  • the ion selective membrane is formed by coating and drying an ion selective mixture on the carbon-based material layer, and the ion selective mixture includes an ammonium ion carrier, a selective base, a binder and a plasticizer;
  • the thickness of the selective membrane is 250 microns;
  • the ion selective mixture includes the following components in weight percentage:
  • Plasticizer diisooctyl sebacate 32.95%
  • the concentration information of the ion to be detected adsorbed by the ion detection sensor is analyzed.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the principle structure of an ion detection sensor in an embodiment.
  • the ion detection sensor includes a first current collector 11, a second current collector 12 and a measuring device 13.
  • the working principle of the ion detection sensor is as follows:
  • the cation or anion to be measured is stored in the ion-selective electrode, and the concentration of the ion to be measured will be directly Affecting the adsorption capacity of the ion to be measured by the ion selective electrode, an electronic current will be generated in the corresponding external circuit.
  • the electronic current ion current, and the total amount of charge transferred can be approximately regarded as the adsorption capacity of the ion.
  • solutions containing different concentrations of ions to be tested have different amounts of electricity during the adsorption/desorption process. Therefore, the above method can be used to measure the electricity value of a series of known ion concentrations, and produce a standard curve of ion concentration relative to electricity. For a solution with an unknown concentration, the measured electricity value can be brought into the standard curve to obtain the corresponding calcium ion concentration.
  • S21 Output a charging instruction for the controller.
  • the controller applies a DC voltage of 0.2V to the first current collector 11 and the second current collector 12, and the ions in the liquid flow channel are at a voltage of less than that of the DC voltage.
  • the electrode under the action where the cations move to the cathode and the anions move to the anode, generating an ion current, and the adsorbed ions are stored in the electric double layer of the ion selective electrode, correspondingly in the first collector 11 and the second collector
  • Electron transfer is generated between the electrical appliances 12 to generate an electronic current, that is, a first detection current of the controller to the ion detection sensor is generated.
  • the direction of the first detection current is opposite to the current direction of the charging current applied to the measuring device by the controller and decays rapidly.
  • S23 Output a discharge instruction for the controller.
  • the controller applies a voltage of 0V to the first current collector 11 and the second current collector 12, and the ions in the liquid flow channel are at a level of DC voltage.
  • the electrode under the action where cations desorb from the cathode, and anions desorb from the anode to generate ionic current.
  • Electron transfer occurs between the first current collector 11 and the second current collector 12 to generate an electronic current, that is,
  • the controller detects the second detection current of the ion sensor.
  • the direction of the second detection current is opposite to the current direction of the discharge current applied to the measuring instrument by the controller and decays rapidly.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the collected first detection current and the second detection current.
  • the first detection current is I1
  • the second detection current is I2
  • the horizontal axis represents the time axis
  • the vertical axis is the current amplitude
  • the time axis is enclosed by the curve of the first detection current.
  • the shadow area is equal to the shadow area enclosed by the curve of the time axis and the second detection current because the charge and discharge points are the same.
  • S261 Integrate the first detection current I1 and the second detection current I2 with time (as shown in the formula) to calculate the electric quantity of the ion to be measured adsorbed by the ion detection sensor.
  • S263 Calculate the concentration information of the ion to be tested in the solution to be tested according to the average value of the electric quantity of the ion to be tested.
  • the concentration information of the specific ion in the solution to be detected is represented by C. According to the average value of the ion electric quantity to be measured, it is substituted into the standard curve of ion concentration relative to electric quantity to obtain the corresponding ion concentration.
  • the measuring instrument includes the ion selective electrode and the counter electrode of Examples 1-14, and the polarity of the counter electrode and the ion selective electrode are opposite.
  • a liquid flow channel for loading the solution to be tested is formed between the ion selective electrode and the counter electrode.
  • the electric quantity is measured for a series of known ion concentrations, and a standard curve of ion concentration relative to electric quantity is produced.
  • the electric quantity value is obtained by the above-mentioned detection method, and then brought into the standard curve to obtain the corresponding ion concentration.
  • Table 1 for the comparison of the detection accuracy of the measuring instrument including the ion selective electrodes of Examples 1-14 and the prior art.
  • the present invention also provides a specific ion detection system, including:
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the principle structure of a specific ion detection system in an embodiment.
  • the specific ion detection system 4 includes an instruction output module 41, an acquisition module 42, a circulation module 43 and a processing module 44.
  • the collection module 42 coupled with the instruction output module 41 is used to wait for the controller to start charging the specific ion detection sensor, and collect the first detection current of the controller to the specific ion detection sensor.
  • the amplitude of the first detection current is equal to the amplitude of the ion current generated by the specific ion detection sensor during the charging process.
  • the instruction output module 41 outputs a discharge instruction for the controller.
  • the controller applies a voltage of 0V to the first current collector and the second current collector, and the ions in the liquid flow channel are acted on by the direct current voltage.
  • the second calculation unit 442 is configured to take the absolute value of the calculated power value, and calculate the average value of the specific ion power according to the number of cycles of outputting the charging command and the discharging command.
  • the control unit is used to output detection instructions
  • the measuring unit is configured to receive the detection instruction, and according to the detection instruction, feed back the number of specific ions in the solution to be detected;
  • FIG. 5A shows a schematic diagram of the principle structure of a specific ion detection sensor in an embodiment.
  • the specific ion detection sensor 1 includes a control unit 14, a first power collection unit 15, a second power collection unit 16, and a measurement unit 13.
  • the measurement unit 13 includes a specific ion selective electrode 131 and a counter electrode 132 having a polarity opposite to the specific ion selective electrode 131.
  • the first power collection unit 15 and the second power collection unit 16 are used to form the connection between the control unit and the measuring device, and the first power collection unit 15 is set in the measurement unit 13 specifically
  • the ion selective electrode and the second collector unit 16 are arranged on the counter electrode in the measurement unit.
  • the specific ion selective electrode 131 is sequentially provided with a conductive substrate 131A, a carbon-based material layer 131B (the carbon-based material can be activated carbon, carbon nanotube, graphene, etc.), and a specific ion selective film 131C from top to bottom.
  • the carbon-based material layer 131B takes the activated carbon surface 131B as an example.
  • the conductive substrate 131A needs to have good electrical conductivity, and the sheet resistance needs to be less than 10 ohms per square centimeter.
  • graphite sheet, graphite paper, conductive glass, titanium sheet and other materials can be used to prepare the conductive substrate 131A.
  • the activated carbon surface 131B needs to be attached to the conductive substrate 131A.
  • the activated carbon surface 131B is a carbon surface formed by activated carbon slurry, and the thickness is controlled between 50-300 microns.
  • the activated carbon slurry includes activated carbon, conductive carbon black, polyvinylidene fluoride, and an organic solvent.
  • the central processing module 51 is configured to send a detection instruction for the specific ion.
  • the central processing module is configured to cyclically output the detection instruction to the measurement module 52 at a preset detection cycle.
  • the specific ion carrier in the electrolyte selective adsorption raw material is replaced with an electrolyte carrier corresponding to the electrolyte.
  • the conductive substrate needs to have good electrical conductivity, and the sheet resistance needs to be less than 10 ohms per square centimeter.
  • graphite sheets, graphite paper, conductive glass, titanium sheets and other materials can be used to prepare conductive substrates.
  • the control unit 521 receives the charging instruction output by the central processing module 51.
  • the control unit 521 applies a DC voltage of 0.2V to the first collector 11 and the second collector 12, and the ions in the flow channel are Move to the electrode under the action of voltage, wherein the cations move to the cathode and the anions move to the anode to generate an ion current.
  • the adsorbed ions are stored in the electric double layer of the specific ion selective electrode, correspondingly in the first current collector 521 and the first current collector.
  • the first detection current of the control unit 521 to the specific ion detection sensor is generated between the two current collectors 522. The direction of the first detection current is opposite to the current direction of the charging current applied to the measuring device by the controller and decays rapidly.
  • the control unit 521 is specifically configured to:
  • the generated first detection current signal or second detection current signal is converted into a data format that meets the requirements of the central processing module (for example, including encryption, packaging, and physical conversion of the signal), and It is transmitted to the central processing module 51.
  • the hardware components of the central processing module 51 include: a first processor, a first memory, a first transceiver, a first communication interface, and a first system bus; the first memory and the first communication interface pass through The first system bus is connected to the first processor and the first transceiver and completes mutual communication.
  • the first memory is used to store computer programs
  • the first communication interface is used to communicate with other devices
  • the first processor and the first The transceiver is used to run a computer program to enable the central processing module 51 to perform the function of receiving the detection current signal generated by the sensing module and analyzing the detection current signal to detect the concentration information of a specific ion in the solution to be detected.
  • the hardware components of the control unit 521 include: a second processor, a second memory, a second transceiver, a second communication interface, and a second system bus; the second memory and the second communication interface communicate with the second system bus through the second system bus.
  • the processor and the second transceiver are connected and communicate with each other, the second memory is used to store computer programs, the second communication interface is used to communicate with other devices, and the second processor and the second transceiver are used to run computer programs,
  • the control unit 521 executes the function of analyzing the detection current signal to detect the concentration information of the specific ion in the solution to be detected.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极（131）、测量器（13）及其制备方法和应用，离子选择性电极（131）选自以下之任一：离子选择性电极一：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；离子选择性电极二：包括相接触的导电基材和掺杂碳基材料的离子选择性膜。还提供了一种离子检测传感器及制备方法，一种离子检测方法及系统。

Description

一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统 技术领域
本发明属于离子选择性电极制备技术领域，具体涉及一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统。
背景技术
随着现代社会日新月异的发展，离子的检测例如钙离子在食品、农业、医疗等多个行业有着很大的需求。例如因为钙离子的浓度对于苹果的贮存有着重要的影响，所以在苹果采摘后检测钙离子的浓度对于苹果行业有着特殊的价值。另外，在乳制品行业，对于牛奶钙含量的检测也有着广泛的需求。在医疗行业，对于钙离子的迅速有效的检测在针对肝肾功能差的患者的心脏手术中有着重要的意义。
现有的检测技术有离子选择性电极，电感耦合等离子体质谱等。离子选择性电极需要配合电解液使用，而且测量精度不高。电感耦合等离子质谱测量精度高，但是测量周期长。
本发明的目的在于提供一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极、测量器及其制备方法和应用，本发明的离子选择性电极用于待测离子浓度检测，检测精度高，测量准确，迅速，可长时间反复使用，且具有工艺流程短，投资少，生产过程操作简单，生产成本低，使用效果好、寿命长等优点。
发明内容
本发明提供一种特定离子的检测系统，包括：中央处理模块，用于发送针对所述特定离子的检测指令；传感模块，用于接收所述检测指令，并根据所述检测指令，生成由待检测溶液中特定离子形成的检测电流信号；其中，所述传感模块解析所述检测电流信号，以检测出待检测溶液中特定离子的浓度信息；或所述中央处理模块接收所述传感模块生成的检测电流信号，解析所述检测电流信号，以检测待检测溶液中特定离子的浓度信息。
一种特定离子检测系统，其特征在于，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；所述特定离子检测系统包括：指令输出模块，用于输出针对所述控制器的充电指令或放电指令；采集模块，用于待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流，和待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；处理模块，用于根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
本发明还提供一种特定离子检测方法，其特征在于，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；所述特定离子检测方法包括：输出针对所述控制器的充电指令；待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流；输出针对所述控制器的放电指令；待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
本发明还提供一种特定离子检测传感器，其特征在于，所述特定离子检测传感器包括：控制单元，用于输出检测指令；测量单元，用于接收所述检测指令，并根据该检测指令，反馈待检测溶液中特定离子的数量；其中，所述测量单元包括：特定离子选择电极、以及对电极；所述对电极与所述特定离子选择电极的极性相反；所述特定离子选择电极与所述对电极之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述特定离子选择电极与待检测溶液接触的表面贴敷有一特定离子选择性薄膜；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相同的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。
本发明还提供一种特定离子检测传感器的制备方法，其特征在于，所述特定离子检测传感器包括特定离子选择电极，及与特定离子选择电极极性相反的对电极；所述特定离子检测传感器的制备方法包括：制备吸附原料；所述吸附原料包括用于吸附特定离子，且与所述特定离子极性相反的电解质载体；将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极。
本发明还提供一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极，其特征在于，选自以下之任一：离子选择性电极一：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；离子选择性电极二：包括相接触的导电基材和掺杂碳基材料的离子选择性膜。
本发明还提供一种离子选择性电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：离子选择性电极一的制备方法：1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极；离子选择性电极二的制备方法：将所述碳基浆料与离子选择性混合物混合，然后涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
附图说明
图1显示为本发明的离子检测传感器于一实施例中的原理结构示意图。
图2A显示为本发明的离子检测方法于一实施例中的流程示意图。
图2B显示为本发明的离子检测方法中S26的流程示意图。
图3显示为本发明的所采集的第一检测电流与第二检测电流的示意图。
图4显示为本发明的特定离子检测系统于一实施例中的原理结构示意图。
图5A显示为本发明的特定离子检测传感器于一实施例中的原理结构示意图。
图5B显示为本发明的特定离子选择电极的一种结构示意图。
图5C显示为本发明的特定离子选择电极的另一种结构示意图。
图6显示为本发明的特定离子选择电极的制备方法于一实施例中的流程示意图。
图7显示为本发明的特定离子的检测系统于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
1    特定离子检测传感器
11   第一集电器
12   第二集电器
13          测量器
14          控制单元
15          第一集电单元
16          第二集电单元
131         离子选择性电极
132         对电极
133         液流通道
131A        导电基板
131B        活性炭面
131C        特定离子选择性薄膜
131A’      导电基板
131B’      特定离子选择性薄膜
4           特定离子检测系统
41          指令输出模块
42          采集模块
43          循环模块
44          循环模块
5           特定离子的检测系统
51          中央处理模块
52          传感模块
521         控制单元
522         测量单元
S21～S26    步骤
S261～S263  步骤
S31～S32    步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为硬石墨片；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为50微米；所述碳 基材料为活性炭；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.1：9.9，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为8：2；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为15：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括钙离子载体ETH 129、选择基、粘结剂和用于中性载体型离子电极的阴离子；离子选择性膜的厚度为1微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
钙离子载体ETH 1293.3％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯63.7％；
粘结剂聚氯乙烯30.9％；
用于中性载体型离子电极的阴离子四(4-氯苯基)硼酸钾2.1％；
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例2
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为柔性石墨纸；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为100微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.05：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为99：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为20：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括钙离子载体ETH 129、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为200微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
钙离子载体ETH 1291％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.6％；
粘结剂聚氯乙烯32.8％；
增塑剂2-硝基苯辛醚65.6％。
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例3
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为柔性石墨纸；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为100微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.05：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为99：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为20：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括钙离子载体ETH 129、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为200微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
钙离子载体ETH 129 5％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.5％；
粘结剂聚氯乙烯30.6％；
增塑剂2-硝基苯辛醚63.9％。
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例4
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为柔性石墨纸；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为100微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.05：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为99：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为20：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括钙离子载体ETH 129、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为200微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
钙离子载体ETH 129 10％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.6％；
粘结剂聚氯乙烯28％；
增塑剂2-硝基苯辛醚61.4％。
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例5
离子选择性电极：包括相接触的导电基材和掺杂碳基材料的离子选择性膜；
A、所述导电基材为导电玻璃；
B、所述掺杂碳基材料的离子选择性膜为碳基浆料与离子选择性混合物混合后涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂，所述离子选择性混合物包括钙离子载体ETH 129、选择基、粘结剂和增塑剂；掺杂碳基材料的离子选择性膜的厚度为1微米；碳基浆料与离子选择性混合物的质量比为1:1；所述碳基材料为碳纳米管；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.1：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为25：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为5：1；所述离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
钙离子载体ETH 1291％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯1％；
粘结剂聚氯乙烯33％；
增塑剂邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯65％；
离子选择性电极的制备方法：
将所述碳基浆料与离子选择性混合物混合，然后涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成掺杂碳基材料的离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例6
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为金属钛铂；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为200微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.1：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为10：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为9：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括钙离子载体ETH 129、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为50微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
钙离子载体ETH 1291％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.28％；
粘结剂聚氯乙烯32.9％；
增塑剂2-硝基苯辛醚65.82％；
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例7
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为铜箔；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为300微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为1：5，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为50：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为18：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为300微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体1％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.3％；
粘结剂聚氯乙烯32.2％；
增塑剂癸二酸二异辛酯66.5％；
离子选择性电极的制备方法：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例8
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为铜箔；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为300微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为1：5，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为50：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为18：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为300微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体5％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯1％；
粘结剂聚氯乙烯20％；
增塑剂癸二酸二异辛酯74％；
离子选择性电极的制备方法：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例9
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为铜箔；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为300微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为1：5，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为50：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为18：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为300微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体10％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯15％；
粘结剂聚氯乙烯15％；
增塑剂癸二酸二异辛酯60％；
离子选择性电极的制备方法：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例10
离子选择性电极：包括相接触的导电基材和掺杂碳基材料的离子选择性膜；
A、所述导电基材为铝箔；
B、所述掺杂碳基材料的离子选择性膜为碳基浆料与离子选择性混合物混合后涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂和增塑剂；掺杂碳基材料的离子选择性膜的厚度为70微米；碳基浆料与离子选择性混合物的质量比为4:1；所述碳基材料为石墨烯；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为1：5，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为20：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为7：1；所述离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体1％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯5％；
粘结剂聚氯乙烯33％；
增塑剂癸二酸二丁酯61％；
离子选择性电极的制备方法：
将所述碳基浆料与离子选择性混合物混合，然后涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成掺杂碳基材料的离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例11
离子选择性电极：包括相接触的导电基材和掺杂碳基材料的离子选择性膜；
A、所述导电基材为金箔；
B、所述掺杂碳基材料的离子选择性膜为碳基浆料与离子选择性混合物混合后涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂和增塑剂；掺杂碳基材料的离子选择性膜的厚度为300微米；碳基浆料与离子选择性混合物的质量比为9:1；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯；所述有机溶剂为二甲基乙酰胺；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.15：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为25：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为5：1；所述离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体0.2％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯20％；
粘结剂聚氯乙烯30.8％；
增塑剂2-硝基苯辛醚49％；
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
将所述碳基浆料与离子选择性混合物混合，然后涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成掺杂碳基材料的离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例12
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为硬石墨片；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为250微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.18：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为60：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为10：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂和增塑剂；离子选择性膜的厚度为250微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体6.9％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.7％；
粘结剂聚氯乙烯1％；
增塑剂2-硝基苯辛醚91.4％；
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例13
离子选择性电极：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
A、所述导电基材为导电玻璃；
B、所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂；碳基材料层的厚度为150微米；所述碳基材料为活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.12：1，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为80：1；所述有机溶剂与粘结剂的质量比为13：1；
C、所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成，所述离子选择性混合物包括铵离子载体、选择基、粘结剂、增塑剂和有机溶剂；离子选择性膜的厚度为0.1微米；离子选择性混合物包括如下重量百分比的各组分：
铵离子载体3.5％；
选择基二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯0.35％；
粘结剂聚氯乙烯0.9％；
增塑剂癸二酸二异辛酯32.95％；
有机溶剂四氢呋喃62.3％。
离子选择性电极的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
实施例14
液态物质中离子浓度的检测方法，应用于控制离子检测传感器的控制器(用于吸附待测离子)，包括：
输出针对所述控制器的充电指令；
在所述控制器对所述离子检测传感器充电过程后，采集所述控制器对所述离子检测传感器的第一检测电流；
输出针对所述控制器的放电指令；
在所述离子检测传感器放电过程后，采集所述控制器对所述离子检测传感器的第二检测电流；
根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述离子检测传感器所吸附的待测离子的浓度信息。
以下将结合图示对本实施例所提供的离子检测方法进行详细描述。所述离子检测方法应用于控制离子检测传感器的控制器。所述离子检测传感器用于吸附待测离子。用于接收所述检测指令，并根据该检测指令，吸附待检测溶液中待测离子。
请参阅图1，显示为离子检测传感器于一实施例中的原理结构示意图。如图1所示，所述离子检测传感器包括第一集电器11、第二集电器12及测量器13。
所述控制器用于在接收到所述充电指令后，对测量器施加于所述测量器13上持续一定时 间长度的恒定电压(在本实施例中，该恒定电压的电压值在0.01V到1.2V之间，时间长度为1至100秒之间)。在本实施例中，所述控制器电性连接于设于所述测量单元中离子选择性电极的第一集电器11、以及设于设于所述测量单元中所述对电极上的第二集电器12，以形成所述控制单元与测量器间的连接。
所述第一集电器11与所述离子选择性电极131电性连接，所述第二集电器12与所述对电极132电性连接。
所述测量器13包括：离子选择性电极131、以及对电极132；所述对电极132与所述离子选择性电极131的极性相反。
所述离子选择性电极131与所述对电极132之间形成用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述离子选择性电极131用于从所述待检测溶液中吸附所述待测离子并排斥与该待测离子极性相同的其他离子；吸附在所述离子选择性电极上待测离子的数量作为所述待检测溶液中待测离子的数量。
离子检测传感器的工作原理如下：
利用所述控制器为所述测量器施加一定时间长度的恒定电压。当在所述测量器的离子选择性电极131和对电极132接收到该恒定电压后，所述液流通道中的待测离子在电压的作用下向离子选择性电极131移动，例如，待测阳离子向阴极移动(离子选择性电极)，或待测阴离子向阳极移动(离子选择性电极)，产生离子电流，待测阳离子或待测阴离子存储在离子选择性电极中，待测离子的浓度将直接影响到离子选择性电极对待测离子的吸附量，相应的外电路中会产生电子电流，该电子电流＝离子电流，可以近似的将所传递的电荷总量看作离子的吸附量。而含不同浓度的待测离子的溶液在吸附/脱附过程中所对应的电量不同。因此，运用上述方法可以针对已知的一系列离子浓度测量其电量值，并制作出离子浓度相对于电量的标准曲线。对于浓度未知的溶液，则可将其测量得到的电量值带入该标准曲线，得到对应的钙离子浓度。
请参阅图2A，显示为离子检测方法于一实施例中的流程示意图。如图2A所示，所述离子检测方法具体包括以下几个步骤：
S21，输出针对所述控制器的充电指令。在本实施例中，所述充电指令发送至控制器后，控制器将0.2V的直流电压施加在所述第一集电器11和第二集电器12上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，产生离子电流，吸附的离子被储存在离子选择性电极的双电层中，相应的在第一集电器11和第二集电器12之间产生电子转移，产生电子电流，即产生所述控制器对所述离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的充电电流的电流方向相反，并迅速衰减。
S22，在所述控制器对所述离子检测传感器充电后，采集所述控制器对所述离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的幅值与所述离子检测传感器在充电过程中产生的离子电流的幅值相等。
S23，输出针对所述控制器的放电指令。在本实施例中，所述放电指令发送至所述控制器后，控制器将0V的电压施加在所述第一集电器11和第二集电器12上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子从阴极上脱附，阴离子从阳极上脱附，产生离子电流，在第一集电器11和第二集电器12之间产生电子转移，产生电子电流，即产生所 述控制器对所述离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的放电电流的电流方向相反，并迅速衰减。
S24，在所述离子检测传感器放电后，采集所述控制器对所述离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流与所述离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。
S25，以预设周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述控制器，循环执行S21至S24。请参阅图3，显示为所采集第一检测电流与第二检测电流的示意图。如图3所示，所述第一检测电流为I1，所述第二检测电流为I2，横轴表示时间轴，纵轴为电流幅值，时间轴与第一检测电流的曲线所围成的阴影面积与时间轴与第二检测电流的曲线所围成的阴影面积相等，因为充放点的电荷量相同。
提供直流电压充电一段时间，放电一段时间，放电的时间与充电的时间相同，重复充放电若干次，与之对应的电流反馈见图3。充放电的电荷量相同。
S26，根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述离子检测传感器所吸附的待测离子的浓度信息。请参阅图2B，显示为S26的具体流程示意图。如图2B所示，所述S26具体包括以下几个步骤：
S261，对所述第一检测电流I1和所述第二检测电流I2分别做时间的积分(如公式所示)，以计算出所述离子检测传感器所吸附的待测离子的电量值。
∫Idt＝Q公式(1)
Q是电量，反应的是一定电压强度下，一定时间内被离子选择性电极吸附的待测离子的量。离子选择性电极和对电极之间为待测溶液，当在电极间施加电压时，待测离子被吸附到离子选择性电极上。待测溶液中待测离子(如钙离子、铵离子等)的浓度将直接影响到离子选择性电极对待测离子的吸附量。在所述离子检测传感器上，离子电流＝外电路电流，所以可以近似的将Q看作待测离子的吸附量，而不同浓度的待测离子的溶液在吸附/脱附过程中对应的电量不同。
S262，取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算待测离子电量的平均值。
例如，|Q1|＝|Q2|＝|Q3|＝|Q4|；
Figure PCTCN2019088019-appb-000001
S263，根据待测离子电量的平均值，计算出所述待测离子在待检测溶液中的浓度信息。所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息用C表示。根据待测离子电量的平均值代入离子浓度相对于电量的标准曲线，得到相应的离子浓度。
例如运用上述检测方法可以针对已知的一系列离子浓度测量其电量值，并制作出离子浓度相对于电量的标准曲线。对于离子浓度未知的溶液，则可将其测量得到的电量值带入该标准曲线，得到对应的离子浓度。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述特定离子检测方法。本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例所述的特定离子检测方法及存储有所述特定离子检测方法的计算机可读存储介 质可以利用电化学的方法结合固态电极直接测量液态物质中各特定离子的浓度，数据准确稳定，测量范围大，测量精度高。
测量器包括实施例1-14的离子选择性电极和对电极，所述对电极与所述离子选择性电极的极性相反。所述离子选择性电极与所述对电极之间形成用于装载所述待测溶液的液流通道。按照上述检测方法针对已知的一系列离子浓度测量其电量值，并制作出离子浓度相对于电量的标准曲线。对于待检测离子浓度未知的溶液，通过上述检测方法得到电量值，然后带入该标准曲线，得到对应的离子浓度。采用包括实施例1-14的离子选择性电极的测量器与现有技术的检测精度比对请参阅表1。
表1：本申请与现有技术的离子浓度检测精度比对表
Figure PCTCN2019088019-appb-000002
Figure PCTCN2019088019-appb-000003
注：钠离子浓度检测时，离子选择性电极将实施例2至实施例4中离子载体替换为钠离子载体，其他相同。
从上述实验数据获知本实施例所述提供的离子选择性电极用于离子浓度检测，检测精度更高，测量准确，迅速，可长时间反复使用，且具有工艺流程短，投资少，生产过程操作简单，生产成本低，使用效果好、寿命长等优点。
实施例15
本发明还提供一种特定离子检测系统，包括：
指令输出模块，用于输出针对所述控制器的充电指令或放电指令；
采集模块，用于待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流，和待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；
处理模块，用于根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
以下将结合图示对本实施例所提供的特定离子检测系统进行详细描述。需要说明的是，应理解以下检测系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
请参阅图4，显示为特定离子检测系统于一实施例中的原理结构示意图。如图4所示，所述特定离子检测系统4包括指令输出模块41、采集模块42、循环模块43及处理模块44。
所述指令输出模块41用于输出针对所述控制器的充电指令。在本实施例中，所述充电指令发送至控制器后，控制器将0.2V的直流电压施加在所述第一集电器和第二集电器上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，产生离子电流，吸附的离子被储存在特定离子选择电极的双电层中，相应的在第一集电器和第二集电器之间产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的充电电流的电流方向相反，并迅速衰减。
与所述指令输出模块41耦合的采集模块42用于待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的幅值与所述特定离子检测传感器在充电过程中产生的离子电流的幅值相等。接着所述指令输出模块41再输出针对所述控制器的放电指令。在本实施例中，所述放电指令发送至所述控制器后，控制器将0V的电压施加在所述第一集电器和第二集电器上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子从阴极上脱附，阴离子从阳极上脱附，产生离子电流，在第一集电器和第二集电器之间产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第 二检测电流。所述第二检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的放电电流的电流方向相反，并迅速衰减。所述放电电流与所述特定离子检测传感器所产生的离子电流相等。
所述采集模块42待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流与所述特定离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。
与所述指令输出模块41和采集模块42耦合的循环模块43用于令所述指令输出模块41以预设周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述控制器，并循环调用所述采集模块42。
与所述采集模块42和循环模块43耦合的处理模块44根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
具体地，所述处理模块44包括第一计算单元441、第二计算单元442及第三计算单元443。
所述第一计算单元441用于对所述所述第一检测电流和所述第二检测电流做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值。
所述第二计算单元442用于取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值。
所述第三计算单元443用于根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。
实施例16
本实施例提供一种设备，包括：处理器、存储器、收发器、通信接口和系统总线；存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和其他设备进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使x装置执行如实施例一所述特定离子检测方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(PeripheralPomponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustryStandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
实施例17
本实施例提供一种特定离子检测传感器，所述特定离子检测传感器包括：
控制单元，用于输出检测指令；
测量单元，用于接收所述检测指令，并根据该检测指令，反馈待检测溶液中特定离子的数量；
其中，所述测量单元包括：特定离子选择电极、以及对电极；所述对电极与所述特定离子选择电极的极性相反；
所述特定离子选择电极与所述对电极之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述特定离子选择电极与待检测溶液接触的表面与贴敷有一特定离子选择性薄膜的一面相贴敷；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相同的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。
以下将结合图示对本实施例所提供的特定离子检测传感器进行详细描述。请参阅图5A，显示为特定离子检测传感器于一实施例中的原理结构示意图。如图5A所示，所述特定离子检测传感器1包括控制单元14、第一集电单元15、第二集电单元16、及测量单元13。所述测量单元13包括特定离子选择电极131和与所述特定离子选择电极131的极性相反的对电极132。
所述控制单元14用于输出检测指令，且电性连接于特定离子第一集电单元15、及第二集电单元16，以形成所述控制单元与测量单元间的连接。在本实施例中，所述检测指令表现为通过所述第一集电单元15和第二集电单元16施加于所述测量单元13上持续一定时间长度的恒定电压。在本实施例中，该恒定电压的电压值在0.01V到1.2V之间，时间长度为1至100秒之间。
在本实施例中，第一集电单元15和第二集电单元16用于形成所述控制单元与测量器间的连接，所述第一集电单元15设于所述测量单元13中特定离子选择电极上、以及所述第二集电单元16设于所述测量单元中所述对电极上。
所述测量单元13包括：特定离子选择电极131、以及对电极132；所述对电极132与所述特定离子选择电极131的极性相反。所述第一集电单元15设置于特定离子选择电极131的外侧，所述第二集电单元16设置于对电极132的外侧。
所述第一集电单元15和第二集电单元16用于连接所述控制单元14和所述测量单元13，并传导该检测指令至所述测量单元13。具体地，所述第一集电单元15设置于特定离子选择电极131的外侧，所述第二集电单元16设置于对电极132的外侧。
所述测量单元13用于接收所述检测指令，并根据该检测指令，予以反馈待检测溶液中特定离子的数量。
在本实施例中，所述特定离子选择电极131与所述对电极132之间为液流通道133。所述液流通道133用于装载所述待检测溶液。在本实施例中，液流通道的厚度需控制在100微米到1000微米之间，厚度超过1000微米将影响传感器1的双电层效应和对特定离子的吸附。
请参阅图5B，显示为特定离子选择电极的一种结构示意图。如图5B所示，
所述特定离子选择电极131从上至下依次设置有导电基板131A，碳基材料层131B(碳基材料可以采用活性炭、碳纳米管或石墨烯等)及特定离子选择性薄膜131C。于本实施例中，所述碳基材料层131B以活性炭面131B为例在本实施例中，所述导电基板131A需要具备良好的电导率，方块电阻需低于10欧姆每平方厘米。例如，可以采用石墨片、石墨纸、导电玻璃、钛片等材料进行制备导电基板131A。
在选取好导电基板131A后，需在所述导电基板131A贴合活性炭面131B。在本实施例中，所述活性炭面131B为活性炭浆料形成的炭面，厚度控制在50-300微米之间。在本实施 例中，所述活性炭浆料包括活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂。
例如，活性炭浆料中各种成分活性炭：导电炭黑：聚偏氟乙烯(PVDF)以1:8:1的比例与有机溶剂进行混合。在本实施例中，所述有机溶剂采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)，且N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚偏氟乙烯(PVDF)的比例在5:1到20:1之间。
所述特定离子选择电极131与待检测溶液相接触的表面贴敷有用于从所述待检测溶液中吸附特定离子，并排斥与该特定离子极性相反的其他离子的特定离子选择性薄膜131C。所述特定离子包括特定离子和与特定离子极性相同的化合物。于实际应用中，所述特定离子可以为阳离子，阴离子，呈负电性的化合物或呈正电性的化合物。阳离子如钙离子，钠离子，铵根离子，镁离子等，阴离子如氯离子、氟离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、硫酸根离子等。所述对电极用于吸附与所述特定离子极性相反的离子。在本实施例中，以钙离子为例，钙离子选择电极吸附钙离子，排斥非钙离子的其他离子在钙离子选择电极的电极结构之外。
所述特定离子选择性薄膜131C为电解质选择吸附原料形成的贴层。在实施例中，所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂。
例如，1％重量比的钙离子载体ETH 129，0.2％的硼酸钠(KTFPB)，65.8％的硝基苯辛醚(NPOE)，33％的聚氯乙烯(PVC)，将这些原料溶解于四氢呋喃溶剂(THF溶剂中)，混合液的干重是15％。
若特定离子为其他离子，那么将电解质选择吸附原料中的特定离子载体更换为与该电解质对应的电解质载体。
请参阅图5C，显示为特定离子选择电极的另一种结构示意图。如图5C所示，所述特定离子选择电极131包括导电基板131A’，及与所述导电基板131A’相贴合的特定离子选择性薄膜131B’。
在本实施例中，所述导电基板131A’需要具备良好的电导率，方块电阻需低于10欧姆每平方厘米。例如，可以采用石墨片、石墨纸、导电玻璃、钛片等材料进行制备导电基板131A’。
在本实施例中，与所述导电基板131A’紧密贴合的所述特定离子选择性薄膜131B’为用于吸附特定离子的混合原料形成的贴层。所述混合原料包括活性炭浆料和离子选择吸附原料。
所述活性炭浆料包括活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂。所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂。
在本实施例中，为了吸附更多特定离子，可在所述特定离子选择电极内部按照预定比例设置吸附孔，所述吸附孔包括微孔，中孔，及大孔；其中，所述微孔的的直径小于20nm；所述中孔的直径大于等于20nm，小于等于50nm；所述大孔的直径大于50nm。例如，传感器的阴极和阳极均有占电极体积约50％及以上的吸附孔。
本实施例所述的特定离子检测传感器的工作原理如下：
利用所述控制单元14为所述测量单元13施加一定时间长度的恒定电压。当在所述测量单元13的特定离子选择电极131和对电极132接收到该恒定电压后，所述液流通道133中的电解质在电压的作用下向与该电解质极性相反的电极处移动，例如，特定阳离子向阴极移动，或特定阴离子向阳极移动，产生离子电流，特定阳离子或特定阴离子存储在特定离子选择电极131中，相应的外电路中会产生电子电流，该电子电流与离子电流所传递的电荷总量一致。换句话说，被吸附的特定离子的数量可以近似的等同于施加电流在一定时间长度内通过外电路(第一集电单元和第二集电单元组成)转移的电荷总量(吸附在所述特定离子选择电极上 特定离子的数量等于待检测溶液中特定离子的数量)。被吸附的特定离子数量的对数与水流通道中的离子数量的对数呈线性关系，因此可根据测定的被吸附的特定离子数量反推计算出水流通道中的离子数量)
在本实施例中，阴离子被吸附到阳极，阳离子被吸附到阴极，直到吸附饱和。当吸附饱和之后，可以调转阴阳两极的极性或者将两极短接，被吸附的离子被释放出来，电极得以再生，即可以重复使用。
采用本实施例所述的特定离子检测传感器与现有技术的检测精度比对请参阅表2
表2：本申请与现有技术的特定离子浓度检测精度比对表
Figure PCTCN2019088019-appb-000004
从上述实验数据获知本实施例所述提供的特定离子检测传感器比现有技术的检测精度更高。
本实施例所述的特定离子检测传感器结合固态电极直接测量液态物质中各种电解质的浓度，测量准确，迅速，可长时间反复使用，且具有工艺流程短，投资少，生产过程操作简单，生产成本低，使用效果好、寿命长等优点。
实施例18
本实施例提供一种特定离子检测传感器的制备方法，在本实施例中，所述特定离子检测传感器为实施例一所述的特定离子检测传感器。该特定离子检测传感器包括特定离子选择电极，及与特定离子选择电极极性相反的对电极。请参阅图6，显示为特定离子检测传感器的制备方法于一实施例中的流程示意图。如图6所示，所述特定离子检测传感器的制备方法具体包括以下几个步骤：
S31，制备吸附原料；所述吸附原料包括用于吸附特定离子，且与所述特定离子极性相反的电解质载体；
S32，将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极。
所述制备吸附原料的步骤包括：
制备碳基材料层(碳基材料可以采用活性炭、碳纳米管或石墨烯等)于本实施例中，所述碳基材料层以活性炭面为例。所述活性炭面包括活性炭浆料；所述活性炭浆料包括活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂；
具体地，所述制备活性炭面的步骤包括：
将聚偏氟乙烯溶解于所述有机溶剂中，形成混合液；
再将活性炭和导电炭黑加入到所述混合液中，通过搅拌设备进行搅拌，以形成活性炭浆料；
将所述活性炭浆料均匀涂覆在所述导电基板上，并进行烘干，形成所述活性炭面；
制备电解质选择吸附原料；所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂。
具体地，所述制备电解质选择吸附原料的步骤包括：
将特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯溶解于四氢呋喃溶剂中。
具体地，所述将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极的步骤包括：
将制备好的活性炭面涂覆在导电基板上，
将所述电解质选择吸附原料形成特定离子选择性薄膜，
将特定离子选择性薄膜涂覆在所述活性炭面上，导电基板、活性炭面、特定离子选择性薄膜形成特定离子选择电极。
或所述制备吸附原料的步骤包括：
制备混合有所述活性炭浆料和所述电解质选择吸附原料的吸附原料；
将混合的吸附原料形成特定离子选择性薄膜；
所述将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极的步骤包括：
将混合的吸附原料形成的特定离子选择性薄膜涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极。
本实施例的所述特定离子检测传感器的制备方法制备的特定离子检测传感器结合固态电极直接测量液态物质中各种电解质的浓度，测量准确，迅速，可长时间反复使用，且具有工艺流程短，投资少，生产过程操作简单，生产成本低，使用效果好、寿命长等优点。
实施例19
本实施例提供一种特定离子的检测系统，包括：
中央处理模块，用于发送针对所述特定离子的检测指令；
传感模块，用于接收所述检测指令，并根据所述检测指令，生成由待检测溶液中特定离子形成的检测电流信号；
其中，所述传感模块解析所述检测电流信号，以检测出待检测溶液中特定离子的浓度信息；或所述中央处理模块接收所述传感模块生成的检测电流信号，解析所述检测电流信号，以检测待检测溶液中特定离子的浓度信息。
以下将结合图示对本实施例所提供的特定离子的检测系统进行详细描述。请参阅图1，显示为特定离子的检测系统于一实施例中的原理结构示意图。如图1所示，所述特定离子的检测系统5包括中央处理模块51及传感模块52。所述传感模块52包括控制单元521和测量 单元522。
所述中央处理模块51用于发送针对所述特定离子的检测指令。于本实施例中，所述中央处理模块用于以预设检测周期循环输出所述检测指令至所述测量模块52。
与所述中央处理模块51连接的所述传感模块52用于接收所述检测指令，并根据所述检测指令，生成由待检测溶液中特定离子形成的检测电流信号。在本实施例中，所述中央处理模块51与所述传感模块52可以有线连接或无线连接。
在本实施例中，若生成的检测电流信号数量量过大，不适合传输，且会增加所述中央处理模块的负重，则所述传感模块52可用于解析所述检测电流信号，以检测出待检测溶液中特定离子的浓度信息；或所述中央处理模块可用于接收所述传感模块生成的检测电流信号，解析所述检测电流信号，以检测待检测溶液中特定离子的浓度信息。
以下将具体分析所述传感模块52的具体结构。请参阅图1，显示为传感模块的原理结构示意图。如图1所示，所述传感模块52包括控制单元521和测量单元522。所述测量单元522包括第一集电器11、第二集电器12及测量器13。在本实施例中，第一集电器11和第二集电器12用于形成所述控制单元与测量器间的连接，所述第一集电器11设于所述测量单元522中特定离子选择电极上、以及所述第二集电器12设于所述测量单元中所述对电极上。于实际应用中，所述特定离子可以为阳离子，阴离子，呈负电性的化合物或呈正电性的化合物。阳离子如钙离子，钠离子，铵根离子，镁离子等，阴离子如氯离子、氟离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、硫酸根离子等。在本实施例中，所述检测指令的内容包括预设检测周期、并以预设检测周期间隔命令控制单元521向测量单元522发送充电指令或放电指令。
所述控制单元521用于在接收到源于所述中央处理模块51的检测指令，该指令为所述充电指令后，在所述测量单元522上持续施加一定时间长度的恒定电压(在本实施例中，该恒定电压的电压值在0.01V到1.2V之间，时间长度为1至100秒之间)，所述测量单元522生成通过所述测量单元吸附的特定离子形成的第一检测电流信号。
所述测量器13包括：特定离子选择电极131、以及对电极132；所述对电极132与所述特定离子选择电极131的极性相反。所述第一集电器11设置于特定离子选择电极131的外侧，所述第二集电器12设置于对电极132的外侧。
所述特定离子选择电极131与所述对电极132之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道233；所述特定离子选择电极131与待检测溶液接触的表面与贴敷有一特定离子选择性薄膜；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相反的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。
在本实施例中，所述特定离子选择电极从上至下依次设置有导电基板，碳基材料层(碳基材料可以采用活性炭、碳纳米管或石墨烯等)及特定离子选择性薄膜。于本实施例中，所述碳基材料层以活性炭面为例。
在本实施例中，所述导电基板需要具备良好的电导率，方块电阻需低于10欧姆每平方厘米。例如，可以采用石墨片、石墨纸、导电玻璃、钛片等材料进行制备导电基板。
在选取好导电基板后，需在所述导电基板贴合活性炭面。在本实施例中，所述活性炭面141B为活性炭浆料形成的炭面，厚度控制在50-300微米之间。在本实施例中，所述活性炭浆料包括活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂。
例如，活性炭浆料中各种成分活性炭：导电炭黑：聚偏氟乙烯(PVDF)以1:8:1的比例与有机溶剂进行混合。在本实施例中，所述有机溶剂采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)，且N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚偏氟乙烯(PVDF)的比例在5:1到20:1之间。
所述特定离子选择电极与待检测溶液相接触的表面贴敷有用于从所述待检测溶液中吸附特定离子，并排斥与该特定离子极性相反的其他离子的特定离子选择性薄膜。所述特定离子包括特定离子和与特定离子极性相同的化合物。于实际应用中，所述特定离子可以为阳离子，阴离子，呈负电性的化合物或呈正电性的化合物。阳离子如钙离子，钠离子，铵根离子，镁离子等，阴离子如氯离子、氟离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、硫酸根离子等。所述对电极用于吸附与所述特定离子极性相反的离子。在本实施例中，以钙离子为例，钙离子选择电极吸附钙离子，排斥非钙离子的其他离子在钙离子选择电极的电极结构之外。
所述特定离子选择性薄膜为电解质选择吸附原料形成的贴层。在实施例中，所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂。
例如，1％重量比的钙离子载体ETH 529，0.2％的硼酸钠(KTFPB)，65.8％的硝基苯辛醚(NPOE)，33％的聚氯乙烯(PVC)，将这些原料溶解于四氢呋喃溶剂(THF溶剂中)，混合液的干重是15％。
若特定离子为其他离子，那么将电解质选择吸附原料中的特定离子载体更换为与该电解质对应的电解质载体。
在本实施例中，所述特定离子选择电极从上至下还可以设置为导电基板，及与所述导电基板相贴合的特定离子选择性薄膜。
在本实施例中，所述导电基板需要具备良好的电导率，方块电阻需低于10欧姆每平方厘米。例如，可以采用石墨片、石墨纸、导电玻璃、钛片等材料进行制备导电基板。
在本实施例中，与所述导电基板紧密贴合的所述特定离子选择性薄膜为用于吸附特定离子的混合原料形成的贴层。所述混合原料包括活性炭浆料和离子选择吸附原料。
所述活性炭浆料包括活性炭、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂。所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂。
在本实施例中，为了吸附更多特定离子，可在所述特定离子选择电极内部按照预定比例设置吸附孔，所述吸附孔包括微孔，中孔，及大孔；其中，所述微孔的的直径小于20nm；所述中孔的直径大于等于20nm，小于等于50nm；所述大孔的直径大于50nm。例如，传感器的阴极和阳极均有占电极体积约50％及以上的吸附孔。
所述控制单元521的工作过程：
首先，所述控制单元521接收到所述中央处理模块51所输出的充电指令。在本实施例中，所述充电指令发送至控制单元521后，控制单元521将0.2V的直流电压施加在所述第一集电器11和第二集电器12上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，产生离子电流，吸附的离子被储存在特定离子选择电极的双电层中，相应的在第一集电器521和第二集电器522之间产生所述控制单元521对所述特定离子检测传感器的第一检测电流。所述第一检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的充电电流的电流方向相反，并迅速衰减。
接着，所述控制单元521待对所述特定离子检测传感器开始充电，待所述特定离子选择性薄膜吸附特定离子，所述特定离子选择电极与对极之间的离子发生转移，而在特定离子检 测传感器内部产生第一离子电流信号，所述第一集电器521和第二集电器522之间产生电子转移，产生电子电流，即第一检测电流信号，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流信号。所述第一检测电流信号与所述第一离子电流信号的幅值相同，方向相反；
待充电完毕后，所述控制单元521再接收所述中央处理模块51所输出的放电指令。在本实施例中，所述放电指令发送至所述控制单元521后，控制单元将0V的电压施加在所述第一集电器51和第二集电器52上，液流通道中的离子在直流电压的作用下向电极移动，其中，阳离子从阴极上脱附，阴离子从阳极上脱附，产生离子电流，在第一集电器51和第二集电器52之间产生电子转移，即产生所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流的方向与控制器施加在所述测量器上的放电电流的电流方向相反，并迅速衰减。所述放电电流与所述特定离子检测传感器所产生的离子电流相等。
所述控制单元521待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流。所述第二检测电流与所述特定离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。
在本实施例中，所述控制单元521以预设检测周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述测量单元522，循环生成和采集第一检测电流信号和第二检测电流信号。请参阅图3，显示为所采集第一检测电流信号与第二检测电流信号的示意图。如图3所示，所述第一检测电流信号为I1，所述第二检测电流信号为I2，横轴表示时间轴，纵轴为电流幅值，时间轴与第一检测电流的曲线所围成的阴影面积与时间轴与第二检测电流的曲线所围成的阴影面积相等，因为充放点的电荷量相同。
再采集完所述第一检测电流和所述第二检测电流，所述控制单元52分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
所述控制单元521具体用于：
对所述第一检测电流I1和所述第二检测电流I2分别做时间的积分(如公式所示)，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值。
∫Idt＝Q公式(1)
取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值。
例如，|Q1|＝|Q2|＝|Q3|＝|Q4|；
Figure PCTCN2019088019-appb-000005
根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息用C表示。
例如，运用所述控制单元521的检测特定离子电量可以针对已知的一系列离子浓度测量其电量值，并制作出离子浓度相对于电量的标准曲线。对于离子浓度未知的溶液，则可将其测量得到的电量值带入该标准曲线，得到对应的离子浓度。
采用本实施例所述的特定离子检测系统与现有技术的检测精度比对请参阅前述表2。
从上述实验数据获知本实施例所述提供的特定离子的检测系统比现有技术的检测精度更高。
在计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息后，所述控制单元521还用于将特定离子在待检测溶液中的浓度信息转换成符合所述中央处理模块51所要求的数据格式(例如， 包括对数据信息进行加密，打包，信号的物理意义上的转化)，并予以传输至所述中央处理模块51。例如，通SPI传输方式传输符合所述中央处理模块51要求的数据格式的浓度信息。在本实施例中，在转换数据之前，所述控制单元521还用于对所检测出的浓度信息进行信号过滤、去噪等后续处理。
在本实施例中，若所述传感模块52产生的数据量不大时，所述传感模块52会将生成的
生成的所述第一检测电流信号或第二检测电流信号转换为符合所述中央处理模块所要求的数据格式(例如，包括对数据信息进行加密，打包，信号的物理意义上的转化)，并予以传输至所述中央处理模块51。
待所述中央处理模块接收到所述第一检测电流信号或第二检测电流信号后，对所述第一检测电流信号和所述第二检测电流信号进行预先处理，例如，解密，信号过滤，去噪等预处理。待对所述第一检测电流信号和所述第二检测电流信号预先处理后，对预先处理后的第一检测电流信号和第二检测电流信号分别做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。
在本实施例中，所述中央处理模块51的硬件组件包括：第一处理器、第一存储器、第一收发器、第一通信接口和第一系统总线；第一存储器和第一通信接口通过第一系统总线与第一处理器和第一收发器连接并完成相互间的通信，第一存储器用于存储计算机程序，第一通信接口用于和其他设备进行通信，第一处理器和第一收发器用于运行计算机程序，使中央处理模块51执行接收所述传感模块生成的检测电流信号，解析所述检测电流信号，以检测待检测溶液中特定离子的浓度信息的功能。
所述控制单元521的硬件组件包括：第二处理器、第二存储器、第二收发器、第二通信接口和第二系统总线；第二存储器和第二通信接口通过第二系统总线与第二处理器和第二收发器连接并完成相互间的通信，第二存储器用于存储计算机程序，第二通信接口用于和其他设备进行通信，第二处理器和第二收发器用于运行计算机程序，使控制单元521执行解析所述检测电流信号，以检测出待检测溶液中特定离子的浓度信息的功能。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(PeripheralPomponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustryStandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当 指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (51)

  1. 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极，其特征在于，选自以下之任一：
    离子选择性电极一：包括导电基材、离子选择性膜，以及设于导电基材及离子选择性膜之间的碳基材料层；
    离子选择性电极二：包括相接触的导电基材和掺杂碳基材料的离子选择性膜。
  2. 如权利要求1所述的离子选择性电极，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
    1)所述离子选择性电极一和离子选择性电极二中，所述导电基材为硬石墨片、柔性石墨纸、导电玻璃、金属钛铂、铜箔、铝箔或金箔；
    2)所述离子选择性电极一中，所述碳基材料层为碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成；
    3)所述离子选择性电极一中，所述离子选择性膜用于从液态物质中选择性吸附待测离子；
    4)所述离子选择性电极一中，所述离子选择性膜为离子选择性混合物涂覆在所述碳基材料层并干燥而形成；
    5)所述离子选择性电极一中，碳基材料层的厚度为50～300微米；
    6)所述离子选择性电极一中，离子选择性膜的厚度为0.1～300微米；
    7)所述离子选择性电极二中，所述掺杂碳基材料的离子选择性膜为碳基浆料与离子选择性混合物混合后涂覆在所述导电基材表面并干燥而形成；
    8)所述离子选择性电极二中，所述掺杂碳基材料的离子选择性膜用于从液态物质中选择性吸附待测离子；
    9)所述离子选择性电极二中，掺杂碳基材料的离子选择性膜的厚度为1～300微米。
  3. 如权利要求2所述的离子选择性电极，其特征在于，特征4)和特征7)中，所述离子选择性混合物包括选择性吸附待测离子的离子载体。
  4. 如权利要求3所述的离子选择性电极，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
    1)所述离子载体为阴离子载体或阳离子载体；
    2)所述离子载体占所述离子选择性混合物的重量百分比为0.2～10％；
    3)所述离子选择性混合物还包括选择基和粘结剂，还可选择的包括增塑剂、用于中性载体型离子电极的阴离子和有机溶剂中的至少一种。
  5. 如权利要求4所述的离子选择性电极，其特征在于，特征1)中，所述阴离子载体为氯离子载体、氟离子载体、硝酸根离子载体、亚硝酸根离子载体或硫酸根离子载体，所述阳离子载体为钙离子载体、钠离子载体、铵根离子载体或镁离子载体。
  6. 如权利要求4所述的离子选择性电极，其特征在于，特征2)中，离子选择性混合物除离子载体外还包括如下重量百分比的各组分：
    选择基 0.28～63.7％；
    粘结剂 0.9～33％；
    增塑剂 0～91.4％；
    用于中性载体型离子电极的阴离子 0～2.1％；
    有机溶剂 0～62.3％。
  7. 如权利要求6所述的离子选择性电极，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一 项：
    1)所述选择基为二戊二酸二(1-丁基戊基)癸烷-1,10-二酯；
    2)所述粘结剂为聚氯乙烯；
    3)所述增塑剂选自2-硝基苯辛醚、邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、癸二酸二丁酯和癸二酸二异辛酯中的至少一种；
    4)所述用于中性载体型离子电极的阴离子为四(4-氯苯基)硼酸钾；
    5)所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基乙酰胺中的至少一种。
  8. 如权利要求2所述的离子选择性电极，其特征在于，特征2)和特征7)中，所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、粘结剂和有机溶剂。
  9. 如权利要求8所述的离子选择性电极，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
    1)所述碳基材料为活性炭、碳纳米管或石墨烯；
    2)所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；
    3)所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基乙酰胺中的至少一种；
    4)所述碳基材料与导电炭黑的质量比为0.1：9.9～1：5，碳基材料和导电炭黑的总质量与粘结剂的质量比为8：2～99：1；
    5)所述有机溶剂与粘结剂的质量比为5：1～20：1。
  10. 如权利要求2所述的离子选择性电极，其特征在于，特征7)中，碳基浆料与离子选择性混合物的质量比为1～9:1。
  11. 如权利要求1至10任一项所述的离子选择性电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
    离子选择性电极一的制备方法：
    1)将所述碳基浆料涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成所述碳基材料层；
    2)将离子选择性混合物涂覆在步骤1)得到的碳基材料层并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极；
    离子选择性电极二的制备方法：
    将所述碳基浆料与离子选择性混合物混合，然后涂覆在所述导电基材表面并干燥，形成离子选择性膜，即得到所述离子选择性电极。
  12. 如权利要求1至10任一项所述的离子选择性电极用于液态物质中待测离子浓度检测。
  13. 如权利要求12所述的用途，其特征在于，所述离子选择性电极用于离子检测传感器，所述离子检测传感器包括控制器、第一集电器(11)、第二集电器(12)及测量器(13)，所述控制器与第一集电器(11)、第二集电器(12)连接，所述测量器(13)包括分离的如权利要求1至10任一项所述的离子选择性电极(131)以及对电极(132)，所述对电极(132)与所述离子选择性电极(131)的极性相反，所述第一集电器(11)与所述离子选择性电极(131)电性连接，所述第二集电器(12)与所述对电极(132)电性连接。
  14. 如权利要求13所述的用途，其特征在于，所述离子选择性电极(131)与所述对电极(132)之间形成用于装载所述待检测溶液的液流通道。
  15. 一种用于液态物质种待测离子浓度检测的测量器，其特征在于，包括分离的如权利要 求1至10任一项所述的离子选择性电极(131)以及对电极(132)，所述对电极(132)与所述离子选择性电极(131)的极性相反。
  16. 如权利要求15所述的测量器，其特征在于，所述离子选择性电极(131)与所述对电极(132)之间形成用于装载所述待检测溶液的液流通道。
  17. 如权利要求15或16所述的测量器用于液态物质中待测离子浓度检测。
  18. 一种特定离子的检测系统，其特征在于，包括：
    中央处理模块，用于发送针对所述特定离子的检测指令；
    传感模块，用于接收所述检测指令，并根据所述检测指令，生成由待检测溶液中特定离子形成的检测电流信号；
    其中，所述传感模块解析所述检测电流信号，以检测出待检测溶液中特定离子的浓度信息；或所述中央处理模块接收所述传感模块生成的检测电流信号，解析所述检测电流信号，以检测待检测溶液中特定离子的浓度信息。
  19. 根据权利要求18所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述传感模块包括：
    控制单元，用于接收所述检测指令，并根据所述检测指令，输出充电指令或放电指令；
    测量单元，用于当接收到所述充电指令时，待所述控制单元对所述测量单元开始充电，生成通过所述测量单元吸附的特定离子形成的第一检测电流信号；或用于当接收所述放电指令时，待所述测量单元开始放电，生成从所述测量单元上脱附的特定离子形成的第二检测电流信号。
  20. 根据权利要求19所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述测量单元包括：特定离子选择电极、以及对电极；所述对电极与所述特定离子选择电极的极性相反。
  21. 根据权利要求20所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述特定离子选择电极与所述对电极之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述特定离子选择电极与待检测溶液接触的表面贴敷有一特定离子选择性薄膜；所述特定离子选择性薄膜用于在所述控制单元对所述测量单元充电时，从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相反的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。
  22. 根据权利要求20所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述特定离子选择电极还包括：碳基材料层和导电基板；其中，所述特定离子选择性薄膜的另一面与所述碳基材料层的一面相贴合，及与所述碳基材料层的另一面与所述导电基板的一面相贴合。
  23. 根据权利要求19所述的特定离子的检测系统，其特征在于，
    待所述特定离子选择性薄膜吸附特定离子，所述特定离子选择电极与对极之间产生第一离子电流信号，所述第一检测电流信号与所述第一离子电流信号的幅值相同，方向相反；
    待所述特定离子选择性薄膜脱附特定离子，所述特定离子选择电极与对极之间产生第二离子电流信号，所述第二检测电流信号信号与所述第二离子电流信号的幅值相同，方向相反。
  24. 根据权利要求23所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述测量单元在生成所述第一检测电流信号或第二检测电流信号后，所述控制单元对所述第一检测电流信号和所述第二检测电流信号分别做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。
  25. 根据权利要求24所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述控制单元还用于将特定离子在待检测溶液中的浓度信息转换成符合所述中央处理模块所要求的数据格式，并予以传输。
  26. 根据权利要求19所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述控制单元电性连接于设于所述测量单元中特定离子选择电极上的第一集电单元、以及设于所述测量单元中所述对电极上的第二集电单元，以形成所述控制单元与测量单元间的连接。
  27. 根据权利要求19所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述控制单元将所述测量单元生成的所述第一检测电流信号或第二检测电流信号转换为符合所述中央处理模块所要求的数据格式，并予以传输；
    待所述中央处理模块接收到所述第一检测电流信号或第二检测电流信号后，对所述第一检测电流信号和所述第二检测电流信号分别做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。
  28. 根据权利要求27所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述控制单元还用于对所检测出的浓度信息进行后续处理；或所述中央处理模块还用于对所述传感模块传输的所述第一检测电流信号或第二检测电流信号进行预处理。
  29. 根据权利要求18所述的特定离子的检测系统，其特征在于，所述中央处理模块还用于以预设检测周期循环输出所述检测指令至所述测量模块。
  30. 一种特定离子检测传感器，其特征在于，所述特定离子检测传感器包括：
    控制单元，用于输出检测指令；
    测量单元，用于接收所述检测指令，并根据该检测指令，反馈待检测溶液中特定离子的数量；
    其中，所述测量单元包括：特定离子选择电极、以及对电极；所述对电极与所述特定离子选择电极的极性相反；
    所述特定离子选择电极与所述对电极之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；
    所述特定离子选择电极与待检测溶液接触的表面贴敷有一特定离子选择性薄膜；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相同的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。
  31. 根据权利要求30所述的特定离子检测传感器，其特征在于，所述控制单元电性连接于设于所述测量单元中特定离子选择电极上的第一集电单元、以及设于所述测量单元中所述对电极上的第二集电单元，以形成所述控制单元与测量单元间的连接。
  32. 根据权利要求30所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    所述特定离子选择电极还包括：碳基材料层和导电基板；其中，所述特定离子选择性薄膜的另一面与所述碳基材料层的一面相贴合，及与所述碳基材料层的另一面与所述导电基板的一面相贴合。
  33. 根据权利要求32所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    所述碳基材料层为碳基浆料形成的炭面；所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂；
    所述特定离子选择性薄膜为电解质选择吸附原料形成的贴层。
  34. 根据权利要求33所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂；其中，所述特定离子载体的极性与所述特定离子的极性相反。
  35. 根据权利要求30所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    所述特定离子选择电极还包括与所述特定离子选择性薄膜相贴合的导电基板。
  36. 根据权利要求35所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    所述特定离子选择性薄膜为用于吸附特定离子的混合原料形成的贴层；所述混合原料包括活性炭浆料和物质选择吸附原料。
  37. 根据权利要求36所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    所述碳基材料层包括碳基浆料；所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂；所述碳基材料包括活性炭、碳纳米管或石墨烯；
    所述物质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂。
  38. 根据权利要求30所述的特定离子检测传感器，其特征在于，
    在所述特定离子选择电极内部按照预定比例设置吸附孔，所述吸附孔的类型包括微孔、中孔及大孔；其中，所述微孔的的直径小于20nm；所述中孔的直径大于或等于20nm，且小于或等于50nm；所述大孔的直径大于50nm。
  39. 一种特定离子检测传感器的制备方法，其特征在于，所述特定离子检测传感器包括特定离子选择电极，及与特定离子选择电极极性相反的对电极；所述特定离子检测传感器的制备方法包括：
    制备吸附原料；所述吸附原料包括用于吸附特定离子，且与所述特定离子极性相反的电解质载体；
    将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极。
  40. 根据权利要求39所述的特定离子检测传感器的制备方法，其特征在于，
    所述制备吸附原料的步骤包括：
    制备碳基材料层；所述碳基材料层包括活碳基浆料；所述碳基浆料包括碳基材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯、和有机溶剂；
    制备电解质选择吸附原料；所述电解质选择吸附原料包括特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯、及四氢呋喃溶剂；
    所述将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极的步骤包括：
    将已制备的所述碳基材料层涂覆在导电基板上，
    将所述电解质选择吸附原料形成特定离子选择性薄膜，
    将特定离子选择性薄膜涂覆在所述碳基材料层上，导电基板、碳基材料层、特定离子选择性薄膜形成特定离子选择电极；
    其中，所述制备活性炭面的步骤包括：
    将聚偏氟乙烯溶解于所述有机溶剂中，形成混合液；
    将碳基材料和导电炭黑加入到所述混合液中，通过搅拌设备进行搅拌，以形成活性炭浆料；
    将所述碳基浆料均匀涂覆在所述导电基板上，并进行烘干，形成所述碳基材料层；
    所述制备电解质选择吸附原料的步骤包括：
    将特定离子载体、硼酸钠、硝基苯辛醚、聚氯乙烯溶解于四氢呋喃溶剂中；
    或者，所述制备吸附原料的步骤包括：
    制备混合有所述碳基浆料和所述电解质选择吸附原料的吸附原料；
    将混合的吸附原料形成特定离子选择性薄膜；
    所述将所述吸附原料涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极的步骤包括：
    将混合的吸附原料形成的特定离子选择性薄膜涂覆在导电基板上，以形成特定离子选择电极。
  41. 一种特定离子检测方法，其特征在于，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；所述特定离子检测方法包括：
    输出针对所述控制器的充电指令；
    待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流；
    输出针对所述控制器的放电指令；
    待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的 第二检测电流；
    根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
  42. 根据权利要求41所述的特定离子检测方法，其特征在于，所述特定离子检测传感器包括：特定离子选择电极、以及对电极；所述对电极与所述特定离子选择电极的极性相反；所述特定离子选择电极与所述对电极之间具有用于装载所述待检测溶液的液流通道；所述特定离子选择电极与待检测溶液接触的表面与贴敷有一特定离子选择性薄膜的一面相贴敷；所述特定离子选择性薄膜用于从所述待检测溶液中吸附所述特定离子并排斥与该特定离子极性相同的其他离子；吸附在所述特定离子选择电极上特定离子的数量作为所述待检测溶液中特定离子的数量。
  43. 根据权利要求41所述的特定离子检测方法，其特征在于，所述充电指令和放电指令是以预设周期循环，且间隔地输出至所述控制器。
  44. 根据权利要求43所述的特定离子检测方法，其特征在于，所述根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的浓度信息的步骤包括：
    对所述第一检测电流和所述第二检测电流分别做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；
    取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；
    根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。
  45. 根据权利要求44所述的特定离子检测方法，其特征在于，所述第一检测电流的幅值与所述特定离子检测传感器在充电过程中产生的离子电流的幅值相等；所述第二检测电流与所述特定离子检测器在放电过程中产生的离子电流的幅值相等。
  46. 根据权利要求44所述的特定离子检测方法，其特征在于，在获取到所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息之后，所述特定离子检测方法还包括：
    根据所述特定离子电量的平均值与待检测溶液中的浓度信息，绘制特定离子浓度信息与特定离子电量对应的曲线图。
  47. 一种特定离子检测系统，其特征在于，应用于控制特定离子检测传感器的控制器，所述特定离子检测传感器用于吸附特定离子；所述特定离子检测系统包括：
    指令输出模块，用于输出针对所述控制器的充电指令或放电指令；
    采集模块，用于待所述控制器对所述特定离子检测传感器开始充电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第一检测电流，和待所述特定离子检测传感器开始放电，采集所述控制器对所述特定离子检测传感器的第二检测电流；
    处理模块，用于根据所述第一检测电流和所述第二检测电流，分析所述特定离子检测 传感器所吸附的特定离子的浓度信息。
  48. 根据权利要求47所述的特定离子检测系统，其特征在于，所述指令输出模块以预设周期循环，且间隔地输出所述充电指令和放电指令至所述控制器。
  49. 根据权利要求48所述的特定离子检测系统，其特征在于，所述处理模块包括：
    第一计算单元，用于对所述所述第一检测电流和所述第二检测电流做时间的积分，以计算出所述特定离子检测传感器所吸附的特定离子的电量值；
    第二计算单元，用于取所计算的电量值的绝对值，并根据输出充电指令和放电指令的循环次数，计算特定离子电量的平均值；
    第三计算单元，用于根据特定离子电量的平均值，计算出所述特定离子在待检测溶液中的浓度信息。
  50. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求41至46中任一项所述特定离子检测方法。
  51. 一种设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；
    所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行如权利要求41至46中任一项所述特定离子检测方法。
PCT/CN2019/088019 2019-05-22 2019-05-22 一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统 WO2020232677A1 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2019/088019 WO2020232677A1 (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2019/088019 WO2020232677A1 (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020232677A1 true WO2020232677A1 (zh) 2020-11-26

Family

ID=73459044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2019/088019 WO2020232677A1 (zh) 2019-05-22 2019-05-22 一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020232677A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116230423A (zh) * 2023-03-08 2023-06-06 兰州大学 可植入电容式离子二极管及其制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100252431A1 (en) * 2007-12-18 2010-10-07 Yuji Nishio Ion-selective electrode
CN102507696A (zh) * 2011-10-19 2012-06-20 浙江大学 一种基于石墨烯电极的离子选择性电极及其制备方法
CN104076078A (zh) * 2014-06-30 2014-10-01 中国科学院烟台海岸带研究所 一种基于纳米多孔金的固体接触式离子选择性电极及其制备
CN207502455U (zh) * 2017-11-20 2018-06-15 上海观流智能科技有限公司 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极及测量器
CN208505958U (zh) * 2017-11-20 2019-02-15 上海观流智能科技有限公司 特定离子检测传感器
CN109813755A (zh) * 2019-03-26 2019-05-28 中国民用航空飞行学院 一种测量锂电池爆炸特性参数的压力罐
CN109813788A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 上海观流智能科技有限公司 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极、测量器及其制备方法和应用
CN109813759A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 上海观流智能科技有限公司 一种特定离子的检测系统
CN109813789A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 上海观流智能科技有限公司 特定离子检测传感器及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100252431A1 (en) * 2007-12-18 2010-10-07 Yuji Nishio Ion-selective electrode
CN102507696A (zh) * 2011-10-19 2012-06-20 浙江大学 一种基于石墨烯电极的离子选择性电极及其制备方法
CN104076078A (zh) * 2014-06-30 2014-10-01 中国科学院烟台海岸带研究所 一种基于纳米多孔金的固体接触式离子选择性电极及其制备
CN207502455U (zh) * 2017-11-20 2018-06-15 上海观流智能科技有限公司 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极及测量器
CN208505958U (zh) * 2017-11-20 2019-02-15 上海观流智能科技有限公司 特定离子检测传感器
CN109813788A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 上海观流智能科技有限公司 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极、测量器及其制备方法和应用
CN109813759A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 上海观流智能科技有限公司 一种特定离子的检测系统
CN109813789A (zh) * 2017-11-20 2019-05-28 上海观流智能科技有限公司 特定离子检测传感器及其制备方法
CN109813755A (zh) * 2019-03-26 2019-05-28 中国民用航空飞行学院 一种测量锂电池爆炸特性参数的压力罐

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116230423A (zh) * 2023-03-08 2023-06-06 兰州大学 可植入电容式离子二极管及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Andreas et al. Self-discharge in manganese oxide electrochemical capacitor electrodes in aqueous electrolytes with comparisons to faradaic and charge redistribution models
CN109342522B (zh) 一种基于聚吡咯/石墨烯复合材料的电阻型nh3传感器、制备方法及其应用
Zeng et al. Stable Pb2+ ion-selective electrodes based on polyaniline-TiO2 solid contacts
CN112578011A (zh) 用于检测多巴胺和尿酸的传感器及检测方法
CN102842433B (zh) 超级电容器电极材料及制备方法和由其制作的超级电容器
CN113155933B (zh) 一种基于石墨烯-三氧化钼的全固态钾离子选择性电极及其制备方法和应用
WO2020232677A1 (zh) 一种离子选择性电极、离子检测传感器及离子检测系统
CN105206429A (zh) 一种柔性薄膜电极材料及其制备方法
CN107957440A (zh) 平面型氨选择性感测电极及其制法
CN109557153A (zh) 三电极型Pb(II)电化学传感器、制备方法及其应用
Xie et al. Mesopores cellular foam-based electrochemical sensor for sensitive determination of ractopamine
TW201918705A (zh) 一種多離子感測電極陣列試片及其感測裝置
CN101851479A (zh) 石墨导电胶在制备检测电极粘结剂中的应用
CN106680336A (zh) 还原氧化石墨烯/酞菁锌复合膜的制备及其应用于no2气体监测
CN102012392A (zh) 一种丝网印刷电极及其应用
Han et al. Integrated multimodal microfluidic E-skin powered by synergistic tandem nanogenerators for sweat-based health monitoring and skin-temperature analysis
CN109813788B (zh) 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极、测量器及其制备方法和应用
CN208505958U (zh) 特定离子检测传感器
CN207502455U (zh) 一种液态物质中离子浓度检测用的离子选择性电极及测量器
CN109813759B (zh) 一种特定离子的检测系统
CN109813789B (zh) 特定离子检测传感器及其制备方法
CN113155932B (zh) 一种基于石墨烯-五氧化二铌的全固态离子选择性电极及其制备方法和应用
JPH11102845A (ja) 電気二重層キャパシタ及びその製造方法
CN105136884A (zh) 基于碳纳米管/聚乙烯吡咯烷酮的薄膜式湿敏传感器
CN113588754B (zh) 基于单壁碳纳米管复合多孔松果生物炭修饰的全固态离子选择性电极及制法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19929969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19929969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 25.05.2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19929969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1