淺談基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器的開(kāi)發(fā)研究

基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器的開(kāi)發(fā)研究近年來(lái)，基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器因其具有快速響應(yīng)、高靈敏度、無(wú)毒性等特點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷、食品安全等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文將從傳感器的基本構(gòu)成、電化學(xué)原理、發(fā)光機(jī)制、研究進(jìn)展等方面對(duì)基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器進(jìn)行淺談。

一、基本構(gòu)成

基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器主要由工作電極、參比電極和計(jì)時(shí)器組成。其中工作電極是傳感器中最主要的部件，決定了傳感器的靈敏度和選擇性。常用的工作電極主要有金屬氧化物、碳納米管、發(fā)光材料等。參比電極主要是提供一個(gè)穩(wěn)定的電位參照，一般選擇銀/銀氯化物電極或銀/氯堿化物電極。計(jì)時(shí)器用來(lái)測(cè)量發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)度、時(shí)間和波形等參數(shù)。

二、電化學(xué)原理

基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器主要基于化學(xué)反應(yīng)或物理作用來(lái)檢測(cè)目標(biāo)物。傳感器的工作原理就是在工作電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電荷傳輸，并且在發(fā)光材料上被激發(fā)形成發(fā)光。通常來(lái)說(shuō)，發(fā)光強(qiáng)度和目標(biāo)物濃度成正比，這種反應(yīng)可以用以下公式來(lái)描述：

X+ne-→Xn-（在電解液中發(fā)生）

Xn-+發(fā)光材料+hν→發(fā)光激活態(tài)（在發(fā)光材料上）

這里X是傳感器測(cè)量的物質(zhì)，n是電子數(shù)，e-是電子，n-是離子。

三、發(fā)光機(jī)制

基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器具有發(fā)光機(jī)制簡(jiǎn)單、發(fā)光強(qiáng)度高、波長(zhǎng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)光機(jī)制主要可以歸納為三種類型：固體熒光、化學(xué)發(fā)光和電化學(xué)發(fā)光。其中，電化學(xué)發(fā)光機(jī)制是最為常見(jiàn)的發(fā)光形式，電荷傳遞和物理效應(yīng)相互作用是發(fā)光的基礎(chǔ)。同時(shí)固體燈管內(nèi)的溢出電子不能被回收，于是在吸收外顯子時(shí)，有一部分電子被激發(fā)成一個(gè)更高的能級(jí)，然后慢慢地又退回到其基態(tài)，這樣產(chǎn)生的能量就被釋放為光子，于是便產(chǎn)生了發(fā)光。

四、研究進(jìn)展

基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品安全等方面都有廣泛應(yīng)用。例如，環(huán)境領(lǐng)域中基于氧化鋅納米棒的傳感器可以檢測(cè)臭氧，對(duì)于控制大氣污染具有重要意義。另外，未來(lái)基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器的研究發(fā)展也將面臨新的挑戰(zhàn)，例如傳感器的靈敏度和選擇性的提高、新型工作電極和發(fā)光材料的研發(fā)和應(yīng)用等。同時(shí)，提高傳感器的穩(wěn)定性也是基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器研究發(fā)展中的一個(gè)重要瓶頸。

總之，基于金屬氧化物的電化學(xué)發(fā)光傳感器是一種具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的傳感技術(shù)，具有快速響應(yīng)、高靈敏度、無(wú)毒性等特點(diǎn)。在未來(lái)的研究中，我們需要結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，探索新型的