电化学分析仪器及联用技术研究取得系列成果

2010-11-24 09:00 来源: 中国科学院
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  近日,中科院长春应用化学研究所在电化学分析仪器联用技术的研制与开发方面取得系列成果,自主研发的快速生化需氧量检测仪、微型电化学系统、电化学原位膜导电性测量仪和电化学原位表面等离子体共振分析仪四种电化学分析仪器,灵敏度高、响应快、寿命长、可动态在线检测,其主要性能指标均达到国际先进水平,并填补了该领域多项国内外空白。

  电化学方法作为一种具有简便、快速、准确、灵敏度高等优点的分析检测及表征手段,在科研和生产中占据着较为重要的地位。电化学分析仪器已在分析实验室中广泛应用。但目前国内分析仪器,尤其是高精尖分析仪器,较大份额仍然依赖进口,一些急需的专用仪器尚属空白。因此进一步开发具有我国自主知识产权的新型电化学传感器、检测器和功能联用接口仪器是当前科技生产的迫切需求。

  长春应化所电分析化学国家重点实验室的科研人员从生产、科研的实际需求出发,立足前沿领域,于2005年承担了吉林省科技厅科技发展计划项目“电化学分析仪器及联用技术的研制与开发”。他们以研究发展快速实时、灵敏、自动连续检测和经济适用、有自主知识产权的新型电化学传感器、检测器及电化学联用设备为目标,围绕电化学仪器设计方法,突出微型化、高性能等特点,开展电化学方法的联用研究,围绕环境监测、材料电化学分析、生物分析等应用领域,面向生化需氧量、原位膜导电性测量、表面等离子体共振测量,研制开发出四种电化学及电化学联用仪器设备。

  采用新型的有机-无机杂化膜固定化材料,通过微生物现场培养的方法,实现了生化需氧量(BOD)的快速检测,该创新方法从传统的BOD检测时间5-7天缩短为1小时左右,并以此为基础开发出快速BOD检测仪;实现了电化学分析仪器的微型化设计,研制开发的微型USB2.0接口电化学系统,在电位控制精度、数据传输速度等主要指标上大大超过以往仪器,而体积仅如同一个手指大小,比传统仪器小2~3个数量级,又可方便地集成到各种分析仪器内,实现多种分析方法和电化学方法联用,具有较好的可扩展性,适用于野外和各种现场使用;采用自行设计的具有微小间隙的双带电极,实现了薄膜材料导电性的原位实时监测,并开发出时间分辨测量能力较高的电化学原位膜导电性测量仪器,并能用于膜导电性变化的动力学测量;采用自行设计位移传感器,提高了表面等离子体共振光谱(SPR)测量的时间分辨率,并以此为基础,将电化学方法集成联用,开发了电化学联用的表面等离子体共振光谱仪,实现了稳态及暂态电化学体系SPR信号的测量。

  这四类电化学相关仪器的研发成功,丰富了基础科学的研究手段,并可广泛应用于环境检测、社会安全和科学研究等领域。同时能达到工业设计批量生产、实现商品化投向市场的要求,具有广泛的应用价值和广阔的市场前景。