[发明专利]用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器及其制备方法

权利要求书

1.用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于:包括一底座和至少三个均布于底座底平面的不同高度的柱形壳体，所述柱形壳体的第一端与所述底座固定连接，与第一端相对的第二端为封闭端,所述底座中心固定有一参比电极，每一柱形壳体内设置有一氯离子探针及一pH值探针，所述氯离子探针和pH值探针一端固定于所述柱形壳体封闭端且部分暴露于封闭端面作为探测端，另一端向柱形壳体内延伸并与铜电缆连接，所述铜电缆伸出于柱形壳体之外。

2.根据权利要求1所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于：所述柱形壳体通过螺纹连接的方式与所述底座固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于：所述参比电极为Ag/AgCl凝胶电解质参比电极，具有一聚四氟乙烯制成的外套，内参比液采用0.5mol/L KCl甲基纤维素凝胶电解质，外套的一端设有微孔陶瓷。

4.根据权利要求3所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于：所述参比电极的外套通过螺纹连接的方式固定连接于所述底座。

5.根据权利要求1所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于：所述柱形壳体为圆柱形，其封闭端的内表面设置有用于固定所述氯离子探针和pH值探针的凹槽。

6.根据权利要求1所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于：所述柱形壳体有4个，相邻高度差为8～12mm。

7.根据权利要求1所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器，其特征在于:所述氯离子探针采用阳极氯化法制备的Ag/AgCl探针；所述pH值探针为表面覆盖有Ir的氧化物的纯Ti金属探针。

8.一种如权利要求1～7任一权利要求所述的用于监测混凝土保护层中氯离子浓度和pH值深度分布的传感器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)Ag/AgCl参比电极的制备：

制备0.5mol/L KCl甲基纤维素凝胶电解质作为内参比液，将焊接有铜电缆的Ag/AgCl电极沿聚四氟乙烯套管的中心线插入，再用环氧树脂对聚四氟乙烯套管的开口端进行密封处理形成Ag/AgCl参比电极；

(2)氯离子探针的制备：

将棒状纯Ag与铜电缆的铜丝焊接后对焊接处进行密封，以防止电偶腐蚀，Ag棒经打磨、除油、除表面氧化物并清洗后放入电解池中，银棒作为阳极，MMO钛基混合金属氧化物作为阴极，以1mA/cm²的电流密度在0.1mol/L的HCl溶液中阳极极化0.5小时制得Ag/AgCl探针，将制备好的电极放入0.1mol/L的KCl溶液中待用；

(3)pH探针的制备：

将棒状纯钛打磨后放入10%的NaOH溶液中煮沸并保持5分钟，然后再放入浓HCl中煮沸并保持10分钟，取出后经用二次蒸馏水清洗后放入无水乙醇中备用；

配制1g/L的六氯铱酸铵溶液，将备用的钛棒浸入六氯铱酸铵溶液中蘸涂均匀后置于75±1℃的箱式电阻炉中烘0.5小时，重复3～5次，再以10℃/min的升温速度加热到720±5℃，并恒温0.5小时，然后随炉冷却至室温，制得Ti/IrO_x探针，其中x=1～3，探针的一端与铜电缆焊接后对焊接处进行密封，将制得的Ti/IrO_x探针放入饱和Ca(OH)₂溶液中老化28天即制得pH值探针；

(4)装配：

制造一圆盘形底座和若干根圆柱棒，参比电极纵向安装于所述底座的中心圆孔上，圆柱棒纵向安装于所述底座的四周圆孔上，氯离子探针和pH值探针的一端安装于圆柱棒封闭端的凹槽作为监测端，并用环氧树脂固定，另一端连接铜电缆，连接的铜电缆贯穿圆柱棒，并通过通透端伸出圆柱棒外部。