【摘 要】
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饮水、用水安全是全世界共同专注的话题。随着水质监测物联网的发展,大量传感器组网实现的水环境网格化在线监测可以高效的监管自然水体的实时状况,有问题早发现、早处理,防患未然。水环境监测指标复杂多样,主要指标包括物理量指标、化学量指标、生物量指标等,其中亚硝酸盐是表征水体污染富营养化的重要指标,目前基于光学原理的检测方法,因体积大、成本高,无法满足现场在线、精细化、网格化的水质监测需求。急需一种小型化、
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饮水、用水安全是全世界共同专注的话题。随着水质监测物联网的发展,大量传感器组网实现的水环境网格化在线监测可以高效的监管自然水体的实时状况,有问题早发现、早处理,防患未然。水环境监测指标复杂多样,主要指标包括物理量指标、化学量指标、生物量指标等,其中亚硝酸盐是表征水体污染富营养化的重要指标,目前基于光学原理的检测方法,因体积大、成本高,无法满足现场在线、精细化、网格化的水质监测需求。急需一种小型化、低成本、可批量制造、多参数集成、低功耗的传感器满足大规模布设物联网传感节点的需求。本论文利用MEMS微纳制造技术、基于电化学循环伏安检测原理,设计并批量制备了集成芯片式亚硝酸盐传感器,实现了化学传感器的小型化、集成化和批量制造。本论文主要完成如下工作:1、制备了集成纳米通道阵列的芯片式Ag/Ag Cl参比电极。实验结果表明:该参比电极电势在3000s连续测试的电势变化值仅为0.1m V,远小于传统商用参比电极CHI111的变化量（1.8m V）,说明该电极具有更长的使用寿命;电极在0.003-0.03M浓度的缓冲液氛围下参比电位变化值仅为1.3m V且任意选取的5个参比电极的基准电位的相对标准偏差仅为4.3%,表明该参比电极具有更好的稳定性和良好的一致性;2、批量制备了集成芯片式亚硝酸盐传感器,采用循环伏安法检测亚硝酸盐表现出传感信号与待测物浓度之间良好的线性关系（R2=0.998）,且检测线性范围为100μM-10m M、检测限为27μM、敏感度为20.49μA/m M,并使用该方法证明了批量制备的传感器具有的高一致性（RSD<4.2%）和高重现性（RSD<2.6%）的优势;采用恒电压法测试水中亚硝酸盐（0.91V）,亚硝酸盐添加量与电流值增量间表现出极高的线性度（0.996）,而且在亚硝酸盐与6种干扰物共存的情况下,传感器表现出对亚硝酸盐检测的高选择性;3、通过Au电极硫酸活化（检测限由27μM降至9μM）、电极表面电沉积纳米银（氧化峰处电压从1.17V降至0.78V）,初步探究了提升传感器性能的可能方法,为后续研究打下基础。本论文使用微纳制造技术成功的制备出微型化、集成式的亚硝酸盐传感器芯片,为传统水质传感器多参数集成、芯片化提供研究思路。
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