2結果與分析

2．O2和CO2共存時CO2：的快速檢測

研究發(fā)現(xiàn)，當O2和CO2共存時，在微電極上非水介質(zhì)中，O2：和CO2的檢測互為影響，實時采集的氧化電流信號(I)與CO2：濃度(V，v／v)間的響應關系并非線性相關，且不同的0濃度(V，v／v)下，I一V。，關系也不盡相同，這為cO的快速檢測帶來一定的困難。但進一步的研究發(fā)現(xiàn)，在施加陰極電勢脈沖1ins時，也即氧還原足夠短的反應瞬間，實時采集的還原電流(I)與O2濃度之間有很好的線性關系，也不受共存CO2氣體濃度變化的影響(見圖1)。繼而提取陽極電勢脈沖持續(xù)1ins之后的氧化電流(I)，發(fā)現(xiàn)它與CO2：濃度之間也有穩(wěn)定的響應關系，且在恒定不同O2濃度下，氧化電流信號(I)與CO2濃度間都有著穩(wěn)定的響應關系(見圖2)。因此只要預先知道了O2的濃度，依照這一O2濃度下的I一V。對應關系，便可通過所采集的氧化電流信號(I。)得出CO2：的濃度。

實際應用時，預先將定標數(shù)據(jù)(I一0：濃度之間的關系和恒定不同O2濃度下的I一CO2濃度關系)輸入計算機擬合出相應的經(jīng)驗公式并儲存，再輸入現(xiàn)場采集的響應信號(I。和I)，遂可求出并顯示CO2：氣體組分的濃度(或分壓)。

2．2界面充電電流對暫態(tài)響應信號的影響

在檢測中發(fā)現(xiàn)，暫態(tài)響應電流隨采樣時間的縮短而迅速增大，但這并不意味著采樣時間越短越好。在施加電位脈沖激勵信號進行電化學暫態(tài)測量過程中，尤其在電極電位迅速變化的初期階段，必須考慮“電極／溶液”界面雙層電容的充放電效應對檢測精度的影響。界面雙層充電電流(I殼=Cd·dE／dt，C是界面雙層電容，dE／dt為電極電位的變化速率)被視為電化學噪音，直接影響暫態(tài)電流響應信號的精度，應設法將其消除。根據(jù)暫態(tài)電化學原理，界面雙層充電電流隨電位脈沖時間的延滯而迅速衰減。為觀測界面雙層充電電流的衰減規(guī)律，實驗中通入N2氣，

在50—1000p．s間逐漸增加采樣時間，分別采集相應的陰極和陽極充電電流信號(I。補I充)，結果如表1所示。

由表1中可以看出，在直徑60肌的Pt微盤電極上電位脈沖持續(xù)1000Ixs時I殼基本_tzP,衰減到零?？梢?，施加電位脈沖1ms時采集的電流信號(I I。)，即可消除界面雙層充電電流的影響，達到足夠高的檢測精度。同時I值不受共存CO2組分的干擾，便于O2：的直接檢測，進一步確定混合氣體中CO2濃度。

表1界面充電電流(I)隨采樣時間的變化2．3電位脈沖寬度對暫態(tài)響應信號的影響從表2中可以看出，當電位脈沖寬度增加時，所對應的還原電流(I。)和氧化電流(I)也在逐漸增加，20ms之前變化明顯，之后漸趨穩(wěn)定。這是因為在單個脈沖寬度內(nèi)，當采樣時間一定時，增加脈沖寬度，實際上會延長反應的持續(xù)時間，使參加反應的物質(zhì)量上升，生成量增加，反應電流隨之增加。當電位脈沖寬度增加到一定時間時，反應達到平衡，屆時還原電流(I)和氧化電流(I)漸趨穩(wěn)定。因此，適當?shù)匮娱L電位脈沖寬度可使靈敏度提高，但并不是越長越好，時間長了，檢測速度就會受到限制。

表2電位脈沖寬度變化對響應信號的影晌

此外，從實驗中觀測到，在其它條件保持不變的情況下，電位脈沖寬度接近20ms的整數(shù)倍時輸出的電流信號趨于穩(wěn)定，而在偏離較遠時精度變差。這顯然與交流電干擾信號的周期恰是20ms有關，如果電位脈沖寬度是20rr—s的整數(shù)倍，則因交流電干擾信號在每個采樣周期內(nèi)出現(xiàn)相應的整數(shù)次，基本上可以自行抵消。因此，為加快測量速度，提高檢測精度，實驗中選定電位脈沖寬度為20 rns。

3結論

本文通過對CO2和O2在微電極上非水介質(zhì)中電化學行為的研究，依據(jù)其共存時交叉反應的動力學特性，創(chuàng)建出快速檢測CO2的調(diào)制電位脈沖微電流方法。在對CO2的暫態(tài)電化學檢測中，當電位脈沖寬度為交流電周期(20 rns)的整數(shù)倍和施加電勢脈沖持續(xù)足夠短的時間內(nèi)(≤1ms)采樣時，可以顯著消除由交流電干擾和界面雙層充電電流對微電極電流檢測產(chǎn)生的影響，使暫態(tài)電化學檢測達到足夠高的檢測精度和檢測速度，從而為溫室中CO2氣體的快速、準確檢測提供—個新的技術方法。