[发明专利]用于检测一氧化二氮的电化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器且更具体地涉及用于检测一氧化二氮的电化学传感器和相应的方法及应用。

背景技术

对于众多目的，例如环境监测、生物研究或废水处理，能够检测或定量测量一氧化二氮是有益的。用于测量一氧化二氮的传感器先前已被提出，但可能被认为是迟钝的和/或笨重的。

用于测量一氧化二氮的传感器已在文章“An oxygen insensitive microsensor for nitrous oxide”，Knud Andersen,Thomas Kjaer and Niels Peter Revsbech,Sensors and Actuators B 81(2001)42-48中提出，该文章描述了制造一种对O₂不灵敏且对N₂O快速响应的微传感器的方法。通过在对O₂和N₂O都敏感的电化学微传感器的尖端的前面附上带有抗坏血酸盐的碱溶液的毛细管消除了O₂的干扰。当在空气饱和的溶液中(O₂分压为21kPa)测量时，0.1mm的pH 12的2M抗坏血酸盐层能够去除所有的O₂，且未观察到N₂O被抗坏血酸盐还原。从0至1.2mM间所述传感器对N₂O的响应是线性的，且检测极限小于1μM。详细描述的传感器的尖端直径是50-80微米，但可构建更小的传感器。90％的响应时间是约40-50秒。对于环境监测，显示二氧化碳的干预是可以忽略的，且在脱氮研究中通常用于抑制一氧化二氮还原酶的乙炔的敏感性可保持足够低以用于实验工作。

用于检测一氧化二氮的改进的传感器将是有利的，且特别地，更有效的、灵敏的、耐用的、紧凑的和/或可靠的传感器将是有利的。

发明内容

提供更有效的、灵敏的、耐用的、紧凑的、稳定的、温度不敏感的和/或可靠的传感器用于检测一氧化二氮可看做是有利的。提供现有技术的一种替代选择也可看做本发明的另一目的。为更好地解决一个或多个这些关注点，本发明的第一个方面提供用于检测相关体积(106)中一氧化二氮(N₂O)的电化学传感器(100)，所述传感器包含

-第一室(110)，其具有朝向相关体积(106)的第一开口(112)，

-第二室(120)，其与第一室(110)相邻设置或被第一室(110)部分环绕，所述第二室(120)包含，

-工作电极(104)，

-参比电极(108)，和

-含非质子溶剂的电解质，

其中所述第二室(120)具有朝向第一室(110)的第二开口(122)，其中在第二开口(122)中设置第二膜(124)，

其中所述第二膜(124)可渗透一氧化二氮且被设置以分隔第一体积(116)和第二体积(126)，所述第二体积在第二室(120)内，所述第一体积在第一室(110)内，

其中第一室(110)包含用于阻止氧进入第二体积(126)中的装置，且其中工作电极(104)包含铟(In)。

词语“第二(膜)”能够区分开第二膜和其他膜，例如第一膜，例如能够区分“第二膜”和“第一膜”。理解的是，“第二膜”不暗示“第一膜”的存在。在整个该申请中，“第二膜”与和/或可能与“第二开口膜”交换使用。在整个该申请中，“第一膜”与和/或可能与“第一开口膜”和“第一膜”交换使用。

在另一个实施方案中，提供用于在相关体积(106)中检测一氧化二氮(N₂O)的电化学传感器(100)，所述传感器包含

-第一室(110)，其具有朝向相关体积(106)的第一开口(112)，其中在第一开口中设置第一膜(114)，

-第二室(120)，其与第一室(110)相邻设置或被第一室(110)部分环绕，例如在第一室(110)中，所述第二室(120)包含，

-工作电极(104)，

-参比电极(108)，

-任选地，保护电极(109)，和

-含非质子溶剂的电解质，例如含其中溶解有离子化合物的非质子溶剂的电解质，其中所述电解质使参比电极和工作电极和任选的保护电极(109)电连接，

其中所述第二室(120)具有朝向第一室(110)的第二开口(122)，其中在第二开口(122)中设置第二膜(124)，