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電化學傳感器用來測定目標分子或物質的電學和電化學性質，從而進行定性和定量的分析和測量。 最早的電化學傳感器可以追溯到20世紀50年代，當時用于氧氣監測。到了20世紀80年代中期，小型電化學傳感器開始用于檢測PEL范圍內的多種不同有毒氣體，并顯示出了良好的敏感性與選擇性。目前，為保護人身安全起見，各種電化學傳感器廣泛應用于許多靜態與移動應用場合。

工作原理

電化學傳感器通過與被測氣體發生反應并產生與氣體濃度成正比的電信號來工作。典型的電化學傳感器由傳感電極（或工作電極）和反電極組成，并由一個薄電解層隔開。

氣體首先通過微小的毛管型開孔與傳感器發生反應，然后是憎水屏障，最終到達電極表面。采用這種方法可以允許適量氣體與傳感電極發生反應，以形成充分的電信號，同時防止電解質漏出傳感器。

穿過屏障擴散的氣體與傳感電極發生反應，傳感電極可以采用氧化機理或還原機理。這些反應由針對被測氣體而設計的電極材料進行催化。

通過電極間連接的電阻器，與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負極間流動。測量該電流即可確定氣體濃度。由于該過程中會產生電流，電化學傳感器又常被稱為電流氣體傳感器或微型燃料電池。

在實際中，由于電極表面連續發生電化發應，傳感電極電勢并不能保持恒定，在經過一段較長時間后，它會導致傳感器性能退化。為改善傳感器性能，人們引入了參考電極。

參考電極安裝在電解質中，與傳感電極鄰近。固定的穩定恒電勢作用于傳感電極。參考電極可以保持傳感電極上的這種固定電壓值。參考電極間沒有電流流動。氣體分子與傳感電極發生反應，同時測量反電極，測量結果通常與氣體濃度直接相關。施加于傳感電極的電壓值可以使傳感器針對目標氣體。
                         
近年來，隨著納米材料科學和微電子技術的快速發展，新原理、新技術、新材料和新工藝的廣泛采用，傳感器在小型化、微型化、智能化方向得到了日新月異的發展，具有特殊性能和優點的電化學傳感器不斷涌現并進入實際應用。在歐美，伏安法已經取代了傳統的原子吸收法大量應用于醫藥、生物和環境分析領域。

目前，采用納米技術，提高電化學傳感器的選擇性、靈敏度和多目標同時測定，成了國內外研究熱點，具體地說，集中在碳納米管和石墨烯傳感器的制備和產業化。

碳納米管被認為是一種性能優異的新型功能材料和結構材料，世界各國均在其制備和應用方面投入大量的研究開發力量，期望能占領該技術領域的“制高點”。碳納米管傳感器是目前納米傳感器的最重要平臺，在航天、機械、儀器儀表、汽車制造、油氣勘探、電子工程及醫療器械行業都有廣泛用途，并已經成為相關技術發展的基礎條件。而石墨烯的出現，要比碳納米管更晚，但在近幾年已經超越了碳納米管成為國際新熱點。