传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种氢氧化物碱度ωτ测定方法及氢氧化物碱度〇『传感器，具体涉及 一种使用氧化铟镓锌薄膜的氢氧化物碱度测定方法及氢氧化物碱度〇『传感器。
【背景技术】
[0002] 水碱度是指水中能够接受[Η+]离子与强酸进行中和反应的物质含量。水中产生碱 度的物质主要由碳酸盐产生的碳酸盐碱度和碳酸氢盐产生的碳酸氢盐碱度，以及由氢氧化 物存在而产生的氢氧化物碱度。所以，碱度是表示水中⑶3 2_、Η⑶Γ、0『及其它一些弱酸盐 类的总合。这些盐类的水溶液都呈碱性，可以用酸来中和。然而，在天然水中，碱度主要是由 HC〇r的盐类所组成。
[0003] 形成水中碱度的物质碳酸氢盐可以共存，硫酸盐和氢氧化物也可以共存。然而，碳 酸氢盐与氢氧化物不能同时存在，它们在水中能起如下反应：
[0004] HC〇3-+0『=C〇32-+H2〇
[0005] 由此可见，碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物可以在水中单独存在之外，还有两种碱度 的组合，所以，水中的碱度有五种形式存在，即：
[0006] (1)碳酸氢盐碱度HC032、
[0007] (2)碳酸盐碱度C〇32 一；
[0008] (3)氢氧化物碱度0『；
[0009] (4)碳酸氢盐和碳酸盐碱度HC〇r+C〇32_;
[0010] (5)碳酸盐和氢氧化物碱度C032-+0『。
[0011] 氢氧化物碱度ΜΓ是溶液重要的化学参数之一，但是，还没有直测定溶液中氢氧化 物碱度ΜΓ的相关产品。传统X射线光电子能谱，次级离子质谱以及溶液质谱等，虽然能够测 定氢氧化物碱度〇『，但这些方法依赖于价格昂贵的大型仪器设备。
[0012] -般工业界用滴定法和pH计来检测溶液中的碱度，滴定法利用显色计来判断浓 度，多数利用手动方法进行操作，此方法的误差范围超过200mM，同时该方法设计的滴定设 备比较大型很难微型化和自动化。而pH计方法利用pH传感器测量0『的反向Η离子浓度，间 接测量溶液碱度，此方法的问题在于，对于高碱度溶液(大于0.1mM)，pH传感器由于自身材 料限制(玻璃电极的软化问题)存在碱误差，而且这些方法测定出来的是溶液总碱度，而不 是氢氧化物碱度〇『。
[0013] 现有技术文献 [0014]非专利文献
[0015] 非专利文献 1 :Labidi，A，C Jacolin，M Bendahan，A Abdelghani，J Gu，K Aguir， and M Maaref.2005.uImpedance Spectroscopy on WO 3 Gas Sensor'106:713-18.
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[0017] 非专利文献2 : Ramos，J · I · 1990 · "The Bo 11zmann Equat ion and 11s Applications·'，Applied Mathematical Modelling.
[0018] doi:10.1016/0307-904X(90)90115-L.
[0019] 非专利文献3 : Sun，Dal i，Hiroaki Matsui，Chun-Nan Wu，and Hitoshi Tabata·2015·"Surface Treatment on Amorphous InGaZn04Thin Film for Single-Stranded DNA Biosensing·''Applied Surface Science 324(January).Elsevier B.V.: 310-18.
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[0021] 非专利文献4 :Wi 11 iams，David E · 1999 · "Semiconducting Oxides as Gas-Sensitive Resistors^57(January):1-16.
[0022] 非专利文献5:Williams,David E.，and Keith F.E.Pratt. 1996.
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[0024] doi:10.1039/ft9969204497.
【发明内容】
[0025] 经本发明人的锐意进取，通过大量的科学试验，发现非晶氧化铟镓锌薄膜 (amorphous InGaZn〇4,本说明书中简称为aIGZO)薄膜比其他一般金属氧化物具有更高的 氢氧根〇『吸附能力，并利用该特性发明了包括荧光和电阻式氢氧化物碱度〇『传感器。
[0026] 本发明提供：
[0027] (1). -种测定溶液中氢氧化物碱度0『的方法，其特征在于，使用氧化铟镓锌薄膜 吸附溶液中氢氧根离子〇『。
[0028] (2).如（1)所述的测定溶液中氢氧化物碱度0!Γ的方法，其特征在于，利用荧光显 色来量化氧化铟镓锌薄膜上所吸附的氢氧根离子〇『。
[0029] (3).如（1)所述的测定溶液中氢氧化物碱度0!Γ的方法，其特征在于，利用测量氧 化铟镓锌薄膜的电阻变化，来量化氧化铟镓锌薄膜上所吸附的氢氧根离子〇『。
[0030] (4). -种测定溶液中氢氧化物碱度0『的传感器，其特征在于，使用氧化铟镓锌薄 膜吸附溶液中氢氧根离子〇『。
【附图说明】
[0031] 图1:氧化铟镓锌薄膜表面0『量与溶液0『浓度的线形关系(基于式式（1))。纵坐 标为X射线光电子能谱测得用来表示表面〇『量的〇『峰面积。横坐标为溶液中〇『浓度。
[0032] 图2:基于氧化铟镓锌薄膜的荧光碱度计原理。
[0033]图3:基于氧化铟镓锌薄膜的电阻碱度计原理。
[0034]图4:0『附着与电阻变化的关系模型原理。
[0035]图5:根据式(6)的电阻模型的试验验证。
[0036]图6:荧光式0『传感器的荧光输出与0『浓度100-200毫摩范围的相关拟合图。 [0037]图7:电阻式0『传感器的信号输出与0『浓度100-200毫摩范围的相关拟合图以及 高敏感度pH传感器在该范围的输出信号的对比。
[0038]图8:电阻式0『传感器的信号输出与空气湿度的关系。
【具体实施方式】
[0039]本发明利用非晶氧化铟镓锌薄膜比其他一般金属氧化物具有更高的氢氧根0『吸 附能力(Sun et al .2015)，将氧化铟镓锌放入高碱性(0『浓度高于0.1 mM)溶液，溶液中0『 基将附着于氧化薄膜表面，表面吸附的〇H_基的量与溶液中的0!Γ浓度成线形相关关系，此 关系符合表面附着的波兹曼关系(Ramosl990):
[0041 ]式⑴中[0H]sc