稀土离子选择电极在非线性响应区域的响应特性及其数学模型

离子选择电极（简称ISE）是一种传感器。它能将体系中的组分活度（或浓度）的改变情况以电信号方式输出。ISE的这种特点使其成为分析和监测体系组成变化的一种有效手段。理论上ISE既能够测试体系中待测离子的活度（或浓度），则一切与活度（或浓度）有直接联系或间接联系的体小性质就能通过实验测定而获得定量数据或作定性的了解。事实上这是比较困难的。这种困难主要来自两个方面。一方面是并不具备所有各种离子的专属电极；同时，对某种离子敏感的电极也还会对其它共存离子有不同程度的响应，也就是说，ISE的选择性是相对的，是随体系中主要离子和其它共存离子之间的组成比例改变而改变的。因此ISE在大多数具有复杂组成的实际体系中的应用受到限制。另一方面是并未引起人们普遍关注的一个方面，即ISE的常规分析范围是处在能斯特电位响应区域，而众多的实际体系不但具有复杂的组分，而且组分浓度比较高，ISE在这类体系中虽然存在一定的电位响应，但表现出的可能是亚能斯特响应或非能斯特反应，由此而产生的问题是测量精度降低，难以达到定量分析目的。由此可见，为了适应实际体系的要求，可以从上述两个方面入手来扩大ISE在各类体系中的应用范围，即努力开发和研制新型材料的ISE，并且积极开展ISE在非能斯特（或非线性）电位响应区域的响应特性的研究。众所周知，稀土资源是我国一个丰富而又宝贵的资源。近年来稀土资源的开发利用已成为重要的科研课题，稀土离子选择电极（简称RE－ISE）也应运而生，目前工作有无机材料膜电极和功能高分子膜电极。我们对这两类RE－ISE在具有较复杂组成且组分浓度较高的稀土体系中研究了它们的响应特性，以探索将RE－ISE应用于这类体系的可能性，从而寻找一种适合于这类体系的直接、快速测定方法，这对于有关体系的溶液化学的研究（如萃取化学、络合物化学等），无论是从应用上，还是从理论上都是很有意义的。此外从扩大ISE的范围出发，从充分发挥ISE的功能出发，开展非线性区域电极响应特性的研究不仅对RE－ISE而且对其它类型的ISE也都具有实际意义。本论文分三部分：文献综述，包括ISE在溶液体系中测定活度系数以及平衡常数的研究工作和计算机在ISE方法中的应用研究工作；RE－ISE在非线性响应区域响应特性的研究及其响应特性的数学模拟，分CeO_2膜RE－ISE和功能高分子膜RE－ISE两篇报告；最后是RE－ISE在非线性响应区域的数学模型研究。