[发明专利]多参数传感器集成芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多参数传感器集成芯片及其制备方法，多参数传感器集成芯片包括：基底；离子传感器，用于检测待测液的离子浓度，包括离子敏感电极和对电极；pH传感器，包括一端覆盖有pH敏感膜的微型固态pH敏感电极，pH敏感电极被配置为通过pH敏感膜检测待测液的电位；参比电极，一端覆盖有环氧树脂胶；参比电极被配置为通过覆盖环氧树脂胶的参比检测区域检测pH的基础电位，以及，参比电极与离子敏感电极和对电极形成三电极体系；温度传感器，用于检测待测液的温度。

技术领域

本发明涉及水质检测传感器技术，具体涉及一种多参数传感器集成芯片及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的发展，环境污染问题日益严峻，工业废水、废气及废渣的排放严重破坏了我们生存的环境，给我们的健康带来极大的威胁。尤其是我国的水污染情况，大量的工业、农业及生活废水甚至不经过处理就直接排放到河流、湖泊及海洋中，对水质造成严重的污染。这就导致了水体当中会出现大量的酸碱污染物或有机物，造成水体富营养化，进而导致水中生物死亡。水中常见的污染物中含有部分能够在离子态和结合态相互转化的弱电解质，例如磷酸、氢氟酸、硫化氢、次氯酸、氨氮等弱酸或弱碱，在检测过程中，由于其会在离子态和结合态相互转化，具有较大的检测难度。

氨氮是指水中以游离态氨(NH₃)或离子态铵(NH₄⁺)形式存在的氮。水体中的氨氮主要来源于含氮有机物的分解，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等，是防治水污染的水质监测中的最重要指标之一。饮用水中氨氮含量较高时，会对人体造成健康危害，甚至产生致癌风险；河流湖泊中的氨氮超标时会造成水体富营养化，危害到水生物等生命，破坏生态平衡；水产养殖中高氨氮含量会对鱼虾类诱发疾病，甚至导致死亡。因此，检测水体的氨氮对保障人体健康和保护生态系统具有重要的意义。

目前，检测氨氮的方法主要有光学比色法和电化学方法。比色法分为纳氏试剂分光分度法和水杨酸分光光度法。该方法灵敏度高、检测限较低，但需要对水样进行预处理、光学检测环节复杂且仪器设备成本高。电化学方法主要包括氨气敏电极法、铵离子选择电极法。氨气敏电极法测试一般将水样控制在强碱性环境下，使之全部转化为游离态氨气之后再进行测量，气敏电极中的电解液和透气膜需要频繁更换，且转化为游离态氨气后的水样毒性大，造成二次污染。铵离子选择电极不需要在强碱性环境下测试，根据铵离子选择性膜电位对不同浓度铵离子的特定响应，将被测溶液的电位通过能斯特方程转化为铵离子浓度，同时结合水中的pH值和温度值，实现氨氮的测试，但该测试易受其他阳离子如K⁺的干扰，检测结果会出现一定程度的偏差，且各个传感器尺寸较大，存在易碎、难以小型化等问题，限制了其应用范围。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种多参数传感器集成芯片及其制备方法，采用伏安法实时监测铵离子的浓度，并将多个传感器复合压缩为芯片，解决了传统测试方法准确度低且尺寸较大的问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种多参数传感器集成芯片，包括：

基底；

离子传感器，用于检测待测液的离子浓度，包括离子敏感电极和对电极；

pH传感器，包括一端覆盖有pH敏感膜的微型固态pH敏感电极，pH敏感电极被配置为通过pH敏感膜检测待测液的电位；

参比电极，一端覆盖有环氧树脂胶；参比电极被配置为通过覆盖环氧树脂胶的参比检测区域检测pH的基础电位，以及，参比电极与离子敏感电极和对电极形成三电极体系；

温度传感器，用于检测待测液的温度。

基底的材料包括玻璃片或表面具有绝缘层的硅片。