pH 电极电位与电压的关系,1、测量原理:pH 电极产生的电位需要通过测量电路转化为可读取的电压信号。通常将 pH 电极与参比电极组成测量电池,参比电极提供一个稳定的电位作为参考,pH 电极电位与参比电极电位的差值即为测量电池的电动势(EMF),该电动势以电压的形式表现出来。一般 pH 计通过测量这个电压,并依据能斯特方程将其换算为对应的 pH 值并显示。2、线性响应:在理想情况下,pH 电极电位与溶液 pH 值呈线性关系,那么测量得到的电压与 pH 值也呈线性关系。例如,在 25℃时,对于符合能斯特响应的 pH 电极,理论上 pH 值每变化 1 个单位,电极电位变化约 59.16mV,即测量电压也会相应变化约 59.16mV。然而,实际的 pH 电极可能会由于各种因素,如电极老化、溶液温度变化等,导致其响应偏离理想线性关系,需要进行校准和修正。pH 电极响应时间>10 秒,需检查电极膜是否干燥或污染严重。松江区pH电极服务热线
氧化铱纳米线固态 pH 电极:以二氧化硅纳米孔薄膜为模板,采用电化学沉积 - 溶液刻蚀方法制备。该电极具有较宽的 pH 响应范围(pH≈0 - 13)和超高的灵敏度(235.5 mV/pH,pH≈0 - 2.5;90.1 mV/pH,pH≈2.5 - 13),解决了传统玻璃 pH 电极因酸差碱差无法测定较低 pH(pH<1)和较高 pH(pH>12)值的问题,大幅提高了 pH 检测灵敏度。而且,该固态电极可在多种环境(水溶液、有机溶剂、皮肤等)中工作,突破了传统玻璃电极受限于水溶液环境的局限。例如,利用其优异的 pH 响应特性,可将其集成于自主设计的无线、可穿戴设备中,实现运动过程中人皮肤表面 pH 值的动态、在线和实时检测。安徽pH电极五星服务pH 电极支持手动 / 自动校准模式,适配实验室精密标定与工业在线监测。
基于 IGZO 的 pH 电极:In - Ga - Zn - O(IGZO)近年来被广泛应用于 TFT 基板以替代 α - Si。在相关研究中,将 70 nm 厚的 IGZO 层直接沉积在 P 型 Si 衬底上作为传统扩展栅场效应晶体管(EGFET)的扩展栅,用作 pH 传感膜。通过在不同温度下进行沉积后退火(RTA)处理,可改善 IGZO 层的 pH 传感性能。例如,在 N?气氛中 700℃下进行 RTA 处理,在 pH 2 - 10 的应用范围内,灵敏度可从 41.5 mV/pH 提高到 53.3 mV/pH 。此外,改变 RF 溅射过程中的 Ar/O? 比例也会影响电极性能,如在 Ar/O? 气氛为 24/1 的条件下制备的 IGZO - EGFET 具有灵敏度(59.5 mV/pH)和线性度(99.7%),且在 7 个月后仍能保持较高性能(灵敏度 51.4 mV/pH,线性度 92%)。
能斯特方程在pH电极测量中的应用:能斯特方程是描述电极电位与溶液中离子浓度之间关系的重要方程,对于 pH 电极也同样适用。其表达式为:E=E0+nF2.303RTlogaH+,其中E为电极电位,E0为标准电极电位,R为气体常数,T为定量温度,n为反应中转移的电子数,F为法拉第常数,aH+为溶液中 H?的活度。在实际应用中,由于活度系数的影响,通常使用 pH 值来表示溶液的酸碱度,pH = -log aH+。因此,能斯特方程可以改写为:E=E0+nF2.303RT(?pH)。这表明,pH 电极的电位与溶液的 pH 值呈线性关系,通过测量电极电位,就可以计算出溶液的 pH 值。需要注意的是,在实际测量中,为了准确测量 pH 值,需要对电极进行校准,以确定E0的值,并考虑温度等因素对测量结果的影响。土壤pH 电极需穿透表层腐殖质,获取深层数据。
影响 pH 电极玻璃膜的因素:1、温度影响:温度对玻璃膜的性能有较大影响。一方面,温度变化会影响膜电位与氢离子活度之间的能斯特响应关系。温度升高,离子运动速度加快,膜电位对氢离子活度变化的响应灵敏度提高,但同时也可能导致测量的稳定性下降。另一方面,温度变化还会影响玻璃膜的结构和离子交换速率,进而影响测量的准确性。因此,在高精度的 pH 测量中,通常需要对温度进行补偿,以确保测量结果的准确性。2、溶液成分影响:溶液中的其他离子可能对玻璃膜的测量产生干扰。例如,在高浓度的碱金属离子存在时,可能会发生离子交换竞争,导致玻璃膜对氢离子的选择性降低,从而引入测量误差。此外,溶液中的有机物、胶体等物质也可能吸附在玻璃膜表面,影响离子交换过程和膜电位的形成,使测量结果不准确。pH 电极玻璃膜厚度 50μm,抗冲击强度提升 20%,减少意外破损风险?;祊H电极服务电话
电极参比系统污染会导致pH 电极读数异常。松江区pH电极服务热线
氢离子中性载体电极:如设计合成的用于环境含氟废水中 pH 值测定的(o - 羟基苄基)二正十二胺(Ⅱ)聚氯乙烯膜电极。其电位响应 pH 线性区间为 2.0 - 12.5,能斯特响应斜率为 56.9 ± 0.4mV/pH(25℃)。该电极具有内阻低、响应快、电位选择性高、重现性好与稳定性高的优点,且不受氢氟酸侵蚀和不易破碎,可很好地应用于环境含氟废水样品的 pH 值测量。pH 电极作为测量溶液中氢离子(H?)活性的关键工具,在众多领域都发挥着不可或缺的作用。pH 电极基于能斯特(Nernst)方程原理工作。松江区pH电极服务热线