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     在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,土壤基質(zhì)既作為植物生長(zhǎng)必須的支持介質(zhì),同時(shí)還能儲(chǔ)存植物生長(zhǎng)的必須的養(yǎng)分和水分,作物根系從中按需選擇吸收,為作物提供所需要的水、氣、肥生長(zhǎng)環(huán)境。pH值是栽培基質(zhì)重要理化參數(shù)之一,對(duì)基質(zhì)肥力和養(yǎng)分有重要影響。實(shí)時(shí)掌握栽培基質(zhì)pH值,為調(diào)節(jié)栽培過(guò)程水肥狀況提供依據(jù),對(duì)實(shí)現(xiàn)設(shè)施栽培現(xiàn)代化,提高設(shè)施農(nóng)業(yè)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)至關(guān)重要。傳統(tǒng)檢測(cè)土壤pH值，采用的是取土樣，在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)晾曬風(fēng)干、過(guò)濾、稱重溶解到一定比例的純水中，測(cè)其懸浮液的pH，得出土壤pH值。這個(gè)檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)間比較久，而且檢測(cè)過(guò)程也相對(duì)復(fù)雜。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，顯然不太適合。所以人們就研發(fā)出固態(tài)pH傳感器。固態(tài)pH傳感器不用取土，直接將傳感器插入土壤就能出結(jié)果，檢測(cè)速度快，操作也簡(jiǎn)單，也更能反應(yīng)出原位土壤pH對(duì)于作物生長(zhǎng)的影響。
     華東師范大學(xué)的杜元生老師就曾在新型全固態(tài)pH傳感器進(jìn)行研究。他提出兩種全固態(tài)pH傳感器,即摻Y(jié)鋯酸鋇陶瓷pH傳感器以及Zr/ZrO_2PH傳感器,對(duì)制備方法及性能進(jìn)行了研究。其結(jié)果表明,以磷酸為內(nèi)參比制備的摻Y(jié)鋯酸鋇陶瓷pH傳感器,在20℃下響應(yīng)較慢,但擬合度高,符合線性關(guān)系,斜率為-36.5 mV/pH。而在80℃下響應(yīng)較快,擬合度也較高,但斜率有所下降;以硅鎢酸為內(nèi)參比制備的摻Y(jié)鋯酸鋇陶瓷pH傳感器,20℃下響應(yīng)比磷酸快,擬合度高,達(dá)到了 99.18%,符合線性關(guān)系,斜率為-29.44mV/pH。(3)通過(guò)高溫氧化法和電化學(xué)氧化法制備了 Zr/ZrO_2PH傳感器,并調(diào)節(jié)制備條件,研究不同方法和不同條件下制備的傳感器性能之間的差異。采用高溫氧化法制備時(shí),用Na2CO3熔鹽氧化制備的傳感器性能最佳。在pH為4～12.47范圍內(nèi),響應(yīng)值非常穩(wěn)定,且線性擬合度高,斜率為-28.16mV/pH。采用陽(yáng)極氧化法制備時(shí),對(duì)比了有機(jī)電解液和無(wú)機(jī)電解液對(duì)氧化膜表面納米結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)采用無(wú)機(jī)電解液且第二步氧化時(shí)間為1h時(shí),線性擬合度好,在pH為1.68～12.47范圍內(nèi)斜率達(dá)到了-31.51 mV/pH。
     江蘇大學(xué)徐坤博士對(duì)基于修飾膜的全固態(tài)pH傳感器及其應(yīng)用進(jìn)行研究。分析了 pH傳感器的研究現(xiàn)狀,針對(duì)目前pH傳感器無(wú)法對(duì)土壤基質(zhì)環(huán)境實(shí)現(xiàn)pH原位檢測(cè),結(jié)合土壤基質(zhì)特殊的理化性狀,提出了一種由Nafion修飾的pH銻檢測(cè)電極和殼聚糖-石墨烯修飾的固態(tài)Ag/AgCl參比電極組成的全固態(tài)pH傳感器,并開展其傳感機(jī)理及土壤基質(zhì)pH原位檢測(cè)應(yīng)用研究。提出以Nafion修飾的銻電極作為檢測(cè)電極,以殼聚糖-石墨烯修飾的Ag/AgCl參比電極作為參比電極的基于修飾膜的全固態(tài)pH傳感器;對(duì)所研制的基于修飾膜的全固態(tài)pH傳感器進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,傳感器的靈敏度為52.3mV/pH,接近理想能斯特響應(yīng)斜率,響應(yīng)時(shí)間在20s左右,短時(shí)間連續(xù)測(cè)量的偏差小于2mV,長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),其響應(yīng)斜率偏差小于2mV/pH;將所研制的基于修飾膜的全固態(tài)pH傳感器應(yīng)用于常見(jiàn)的樣本測(cè)試,結(jié)果表明,在水系樣本中,其測(cè)量誤差明顯小于在土壤基質(zhì)浸提液中的測(cè)量誤差,且其在酸性環(huán)境下的測(cè)量誤差要大于中性和堿性環(huán)境下的測(cè)量誤差;相對(duì)于數(shù)字pH檢測(cè)儀其測(cè)量的絕對(duì)誤差都保持在0.6個(gè)單位以內(nèi),相對(duì)誤差基本保持在10%以內(nèi)。
     想要提高pH傳感器的精度，還是需要在原理和材料上下功夫。目前武漢漢林苑研發(fā)的土壤pH計(jì)HLY-216，采用的電位法，能直接插入土壤檢測(cè)。其精度能達(dá)到0.05pH，這在國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品中，精度是相對(duì)比較高的，帶有溫度補(bǔ)償功能。這個(gè)產(chǎn)品即可以檢測(cè)原位pH，用于傳統(tǒng)的檢測(cè)土壤pH的方法也是沒(méi)問(wèn)題的。其性價(jià)比高，穩(wěn)定性和重復(fù)性都很好。適合科研實(shí)驗(yàn)，農(nóng)業(yè)、園藝業(yè)和林業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用。