一种光电pH传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及传感器技术领域，公开了一种光电pH传感器及其制备方法，所述光电pH传感器包括：具有第一腔室及第二腔室的外壳。第一腔室为密封腔室，显示模块、单片机模块、信号处理模块及场效应晶体管设置于第一腔室内；pH电极包括铂丝电极及套装于所述铂丝电极上的敏感电极，铂丝电极及敏感电极的一端固定于第二腔室内顶部的中间部位，敏感电极为内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛管。实施本发明的有益效果主要有：1、套芯结构的pH电极，有利于克服外界水流波动对pH检测的干扰，提高传感器的灵敏度和检测范围。2、结合不同目数的二重过滤网及光催化灭菌方式来延长pH传感器的使用寿命，适用多种水质监测领域。

权利要求

1.一种光电pH传感器，其特征在于，所述光电pH传感器包括：外壳、显示模块、单片机模块、信号处理模块、场效应晶体管、激发光源及pH电极；

所述外壳包括第一腔室及第二腔室，所述第一腔室为密封腔室；所述显示模块、单片机模块、信号处理模块及场效应晶体管设置于第一腔室内；

所述pH电极包括铂丝电极及套装于所述铂丝电极上的敏感电极，所述铂丝电极及敏感电极的一端固定于第二腔室内顶部的中间部位；所述敏感电极为内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛管；

所述显示模块与所述单片机模块相连，所述单片机模块与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块与所述场效应晶体管的源极引脚相连，所述场效应晶体管的栅极引脚与所述敏感电极的一端相连，所述场效应晶体管的漏极引脚与所述铂丝电极的一端相连。

2.根据权利要求1所述的光电pH传感器，其特征在于：

所述二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为100～150nm、长径比为10～15。

3.根据权利要求1所述的光电pH传感器，其特征在于：

所述铂丝电极位于所述敏感电极的中心位置，并不与所述敏感电极接触；所述铂丝电极的直径为1～2mm；所述敏感电极的内管径为4～10mm、厚度为2～5mm、高度为3～7cm；所述外壳的长宽高为15～20cm。

4.根据权利要求1所述的光电pH传感器，其特征在于：

当进行pH值检测时，所述场效应晶体管处于打开状态，栅极-源极之间的电压设置为Vgs＝1～3V，漏极-源极之间的电压设置为Vds＝0.1～0.4V。

5.根据权利要求1所述的光电pH传感器，其特征在于：

所述第二腔室的腔体内部侧壁设置有至少一个激发光源，所述激发光源为波长范围在

250nm～420nm的紫外激发光源，照射时间5～50min。

6.根据权利要求1所述的光电pH传感器，其特征在于：

所述敏感电极的另一端连接有第一滤网，用于过滤0.5～2um的小颗粒物；

所述第二腔室的底部连接有第二滤网，用于防止粒径大于0.1mm的大颗粒物进入第二腔体内部。

7.一种光电pH传感器的制备方法，其特征在于，所述光电pH传感器的制备方法包括：步骤S1：采用两电极法进行阳极氧化反应，将钛管基体放入电解液中，在所述钛管基体内侧及外侧各放置一根铂丝；以所述钛管基体为阳极，铂丝为阴极，将所述钛管基体表面氧化，得到内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的敏感电极；

步骤S2：提供一具有第一腔室及第二腔室的外壳，所述第一腔室及第二腔室连通，将显示模块、单片机模块、信号处理模块及场效应晶体管设置于所述第一腔室内；其中所述显示模块连接于所述单片机模块，所述单片机模块连接于所述信号处理模块，所述信号处理模块连接于所述场效应晶体管的源极引脚；

步骤S3：用密封胶将所述第一腔室及第二腔室的连通部分密封，并形成密封的第一腔室；将铂丝电极及敏感电极的一端固定于第二腔室的内部顶部的中间部位，所述敏感电极套装在所述铂丝电极上形成pH电极；所述场效应晶体管的栅极引脚连接于所述敏感电极的一端，所述场效应晶体管的漏极引脚连接于所述铂丝电极的一端；将第一滤网套接在所述敏感电极的另一端，将第二虑网套接在第二腔室的底部；至少一个紫外光源设置于所述第二腔室的内部侧壁。

8.根据权利要求7所述的光电pH传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1还包括以下步骤：采用两电极法进行阳极氧化反应前，将所述钛管基体在化学抛光液中进行抛光，将抛光后的所述钛管基体分别在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗15～25min，吹干待用；

采用双电极法进行阳极氧化反应时，所述电解液为含有氟化铵的丙三醇电解液；

将所述钛管基体在15～35V阳极氧化电压下氧化0.5～1.5h后，退火处理在钛管基体内表面及外表面得到结晶化的二氧化钛纳米管阵列层；其中退火温度为350～550℃，升温速率为1～3℃/min，保温为2～4h。

9.根据权利要求7所述的光电pH传感器的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为

100～150nm、长径比为10～15。

10.一种根据权利要求1～6任一项所述的光电pH传感器在水质监测领域中的应用。

说明书

一种光电pH传感器及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及传感器领域，特别涉及一种光电pH传感器及其制备方法。

背景技术

[0002] 水质pH是水环境监测领域的重要指标。目前对水质pH的监测采用的一个重要方法是采用基于场效应晶体管的pH传感器，场效应晶体管作为信号转换器，半导体薄膜作为敏感元器件。其基本原理可以用水化层理论来解释：当半导体薄膜置于水溶液中，水溶液中的氢离子会与薄膜形成MOH、MO-、MOH2+等吸附状态，从而形成双电层，产生表面电势。溶液中H+离子浓度越大，表面电势越大，场效应晶体管的沟道电流变化越大。因此，依据电流信号与H+离子浓度的对应关系，可以检测出溶液中pH。实测中，敏感薄膜常采用半导体氧化物薄膜材料。这是因为金属氧化物薄膜易于水化，水化层的增长速率较快，使得器件的灵敏度、线性范围、响应速度都比较好。

[0003] 然而，pH传感器的长期稳定性是场效应晶体管基pH传感器面临的一个重要问题。这是因为对电极常使用的是Ag/AgCl参比电极。而Ag/AgCl的长期稳定性较差，AgCl沉淀易于脱落，使得电极电位波动，无法正常使用。另一方面，场效应晶体管基pH传感器的寿命问题也需考虑。pH电极长期浸泡在水体环境中，水体中的各种微生物、菌类、藻类等会附着在电极表面，影响传感器的检测性能和使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是现有技术中的传感器稳定性差、使用寿命短。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种基于场效应晶体管的光电pH传感器及其制备方法，本发明的技术方案是这样实施的：

[0006] 一种光电pH传感器，所述光电pH传感器包括：外壳、显示模块、单片机模块、信号处理模块、场效应晶体管、激发光源及pH电极；所述外壳包括第一腔室及第二腔室，所述第一腔室为密封腔室；所述显示模块、单片机模块、信号处理模块及场效应晶体管设置于第一腔室内；所述pH电极包括铂丝电极及套装于所述铂丝电极上的敏感电极，所述铂丝电极及敏感电极的一端固定于第二腔室内顶部的中间部位；所述敏感电极为内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛管；显示模块与所述单片机模块相连，所述单片机模块与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块与所述场效应晶体管的源极引脚相连，所述场效应晶体管的栅极引脚与所述敏感电极的一端相连，所述场效应晶体管的漏极引脚与所述铂丝电极的一端相连。

[0007] 优选地，二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为100～150nm、长径比为10～15。

[0008] 优选地，铂丝电极位于所述敏感电极的中心位置，并不与所述敏感电极接触；所述铂丝电极的直径为1～2mm；所述敏感电极的内管径为4～10mm、厚度为2～5mm、高度为3～7cm；所述外壳的长宽高为15～20cm。

[0009] 优选地，当进行pH值检测时，所述场效应晶体管处于打开状态，栅极-源极之间的电压设置为Vgs＝1～3V，漏极-源极之间的电压设置为Vds＝0.1～0.4V。

[0010] 优选地，第二腔室的腔体内部侧壁设置有至少一个激发光源，所述激发光源为波长范围在250nm～420nm的紫外激发光源，照射时间5～50min。

[0011] 优选地，敏感电极的另一端连接有第一滤网，用于过滤0.5～2um的小颗粒物；所述第二腔室的底部连接有第二滤网，用于防止粒径大于0.1mm的大颗粒物进入第二腔体内部。

[0012] 一种光电pH传感器的制备方法，所述光电pH传感器的制备方法包括：

[0013] 步骤S1：采用两电极法进行阳极氧化反应，将钛管基体放入电解液中，在所述钛管基体内侧及外侧各放置一根铂丝；以所述钛管基体为阳极，铂丝为阴极，将所述钛管基体表面氧化，得到内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的敏感电极；

[0014] 步骤S2：提供一具有第一腔室及第二腔室的外壳，所述第一腔室及第二腔室连通，将显示模块、单片机模块、信号处理模块及场效应晶体管设置于所述第一腔室内；其中所述显示模块连接于所述单片机模块，所述单片机模块连接于所述信号处理模块，所述信号处理模块连接于所述场效应晶体管的源极引脚；

[0015] 步骤S3：用密封胶将所述第一腔室及第二腔室的连通部分密封，并形成密封的第一腔室；将铂丝电极及敏感电极的一端固定于第二腔室的内部顶部的中间部位，所述敏感电极套装在铂丝电极上形成pH电极；所述场效应晶体管的栅极引脚连接于所述敏感电极的一端，所述场效应晶体管的漏极引脚连接于所述铂丝电极的一端；将第一滤网套接在所述敏感电极的另一端，将第二虑网套接在第二腔室的底部；至少一个紫外光源设置于所述第二腔室的内部侧壁。

[0016] 优选地，步骤S1还包括以下步骤：采用两电极法进行阳极氧化反应前，将所述钛管基体在化学抛光液中进行抛光，将抛光后的所述钛管基体分别在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗15～25min，吹干待用；采用双电极法进行阳极氧化反应时，所述电解液为含有氟化铵的丙三醇电解液；将所述钛管基体在15～35V阳极氧化电压下氧化0.5～1.5h后，退火处理在钛管基体内表面及外表面得到结晶化的二氧化钛纳米管阵列层；其中退火温度为350～550℃，升温速率为1～3℃/min，保温为2～4h。

[0017] 优选地，二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为100～150nm、长径比为10～15。

[0018] 一种光电pH传感器在水质监测领域中的应用。

[0019] 实施本发明的有益效果主要有：

[0020] 1、本发明的pH电极采用特定的二氧化钛纳米管阵列金属钛管套于铂丝对电极的方式，克服了外界水流波动对pH检测的干扰。

[0021] 2、本发明利用曲面的钛管的大表面积、高负载量的优势，提高了光电pH传感器的灵敏度和响应速度。

[0022] 3、通过设计合理不同目数的二重过滤网来过滤沙粒、藻类、微生物、细菌等杂质，再结合光催化灭菌方式进一步杀死残存的微生物、细菌，达到延长光电pH传感器的使用寿命的目的，适用多种水质监测领域，尤其是复杂水质领域的监测。

附图说明

[0023] 为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行说明的的附图。这些附图将对部分实施例或现有技术涉及的产品或方法进行简单的展示。这些附图的基本信息如下：

[0024] 图1为一个实施例中，光电pH传感器结构示意图。

[0025] 上述附图中，附图标记及其所对应的技术特征被主要地罗列于下表内：

[0026]附图标记 对应的技术特征
1 外壳
2 激发光源
3 pH电极
31 敏感电极
32 铂丝电极
4 场效应晶体管
5 信号处理模块
6 单片机模块
7 显示模块

[0027] 需要注意的是，这些附图是参考图，有时为了便于突出技术细节，便于读者理解，可能会对局部的图案、形状采用夸张的手法显示出来，也可能会对线条的宽度、长度、密度，或附图构成要素的大小进行选择性地突显。对于一些实施例而言，在实施的过程中，其涉及到的物体的比例、尺寸、位置、数目等并不一定需要严格按照附图实施。为实现本发明的精神、旨意，实施人员可合理地对附图进行组合以及细节上的增减，并且实施方法也可不受以上附图的限制。

具体实施方式

[0028] 下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案或有益效果作进一步的展开描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。

[0029] 文中提及的“本领域技术人员”或其同义词，是指代这样的一种对象：其可知晓本发明申请的申请日或者优先权日之前发明创造所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力；如果所要解决的技术问题能够促使本领域的技术人员在其他技术领域寻找技术手段，其也应具有从该其他技术领域中获知该申请日或优先权日之前的相关现有技术、普通技术知识和常规实验手段的能力。

[0030] 文中采用带有“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词语，主要是出于便于读者理解的考虑。这些词语指出了基于附图所示的相对方位或相对位置关系，或者是一些物体在使用时惯常摆放的相对方位或相对位置关系，但并不一定指示或暗示着绝对的方向或位置，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0031] 文中采用“第一”、“第二”、“第三”以及类似词语仅用于区分一些要素，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不表示任何顺序、数量。

[0032] 文中采用“水平”、“竖直”以及类似词语仅为了方便描述及理解，并不表示要求部件在任何实施例中必须为绝对水平或悬垂，在实际情况中可以是具有一定倾斜角度的。

[0033] 除非特指，应对术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等作广义的理解。例如，连接可以理解为固定连接、可拆卸连接，或一体地连接；可以理解为机械连接，或电连接；可以理解为直接相连、通过中间媒介间接相连，或是两个部件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0034] 除非特指，本文出现的其他技术术语或者科学术语可以具有本领域技术人员从现有技术中获取到的通常意义，若一个术语具有多种通常意义或者解释，读者应结合上下文以及本发明的旨意进行合理理解。

[0035] 另外，在不被现有技术所披露的前提下，文中记载的任何技术特征或实施例，应视为申请人作出了创造性的劳动而产生的智力成果。

[0036] 实施例一

[0037] 如图1所示，本发明提供一种基于场效应晶体管4的光电pH传感器。

[0038] 如图1所示，所述光电pH传感器包括：包括外壳1、显示模块7、单片机模块6、信号处理模块5、场效应晶体管4、激发光源2及pH电极3。优选地，所述外壳1为长方体形的塑料外壳1，外壳1的长宽高为15～20cm。

[0039] 所述外壳1包括第一腔室及第二腔室，所述第一腔室及第二腔室密封分隔；所述显示模块7、单片机模块6、信号处理模块5及场效应晶体管4设置于第一腔室内；所述pH电极3包括铂丝电极32及套装于所述铂丝电极32上的敏感电极31，所述敏感电极31为内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛管，所述铂丝电极32及敏感电极31的一端固定于第二腔室内顶部的中间部位。所述敏感电极31为内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛管。本实施例中，pH电极3采用二氧化钛纳米管阵列金属钛管套装于铂丝对电极的方式，起pH敏感作用的敏感膜区域只存在于金属钛管的内表面，钛管外表面区域因为未与铂丝对电极直接面对，因此实际不起到pH敏感作用。也就是说，实际检测的是被限域在钛管内表面体内的H+离子。因此，这样特殊结构的pH电极3能够克服外界水流波动对pH检测的干扰。其中，铂丝电极为铂丝对电极，使得电极的稳定性能好，化学惰性强。即使电极在水体中长期浸泡，其物理化学性质也不会明显变化。采用铂丝对电极替代Ag/AgCl参比电极，克服了Ag/AgCl参比电极使用寿命短，长期稳定性较差的问题。

[0040] 本实施例中，铂丝电极32位于所述敏感电极31的中心位置，并不与敏感电极31接触。其中，铂丝电极32的直径为1～2mm；敏感电极31的内管径为4～10mm，厚度为2～5mm，高度为3～7cm。铂丝电极32位于敏感电极31的中心位置，并不与敏感电极31接触。敏感电极上的二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为100～150nm，长径比为10～15。本实施例中，敏感电极31由金属钛管为基体，通过在含F-电解液中阳极氧化生长二氧化钛纳米管阵列膜。这具有关键优点：首先，垂直的纳米管阵列结构有助于缩短H+离子扩散路径，提高了pH检测的响应速度。其次，相比于平面结构的半导体敏感电极31，曲面的钛管所负载的二氧化钛纳米管阵列膜更多，表面积更大，+因此增大了半导体敏感膜的有效工作面积，提高了H离子在敏感电极31的担载量，提高了光电pH传感器的灵敏度和检测范围。

[0041] 在一个优选的实施例中，钛管基体的管径为5mm，厚度为2mm，高度为5cm；铂丝的直径为1mm；钛管基体的纯度为99.4％。二氧化钛纳米管阵列层的厚度为6～7μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为120～135nm、长径比为10～13。

[0042] 本实施例中，所述显示模块7与所述单片机模块6相连，所述单片机模块6与所述信号处理模块5相连，所述信号处理模块5与所述场效应晶体管4的源极引脚相连，所述场效应晶体管4的栅极引脚与所述敏感电极31的一端相连，所述场效应晶体管4的漏极引脚与所述铂丝电极32的一端相连。当进行pH值检测时，所述场效应晶体管4处于打开状态，栅极-源极之间的电压设置为Vgs＝1～3V，漏极-源极之间的电压设置为Vds＝0.1～0.4V。

[0043] 本实施例中，所述信号处理模块5包括电流/电压转换电路、放大电路、A/D转换电路，输出信号经单片机模块6处理后送到显示模块7显示。具体的，所述的电流/电压转换电路采用OP37运算放大器，将工作电极产生的电流信号转换成电压信号。所述显示屏为液晶显示屏。所述的放大电路INA122放大器将电压信号进行放大处理，经模数转换后发送给单片机STM32。STM32芯片作为控制器，将pH值显示到液晶显示屏。

[0044] 在一个优选的实施例中，所述场效应晶体管4为商品化的场效应晶体管，型号为CD4007UB。场效应晶晶体管始终处于打开状态，栅极-源极之间的电压设置为Vgs＝2V，漏极-源极之间的电压设置为Vds＝0.1V。利用场效应晶晶体管的信号放大作用，半导体薄膜表面微小的电势变化都能够引起沟道电流Ids明显的变化，因此能够实时的、快速的响应水体pH值变化。

[0045] 本实施例中，所述第二腔室的腔体内部侧壁设置有至少一个激发光源2，在二氧化钛纳米管阵列金属钛管外侧设置激发光源2，能够激发二氧化钛纳米管阵列的光催化活性，杀死表面附着的微生物等物质，克服了光电pH传感器长期使用寿命的问题。具体的，所述激发光源2为波长范围在250nm～420nm的紫外激发光源2，照射时间5～50min。

[0046] 在一个优选的实施例中，所述紫外激发光源2为LED紫外灯，对称设置于第二腔体内部的两侧壁。具体的，所述激发光源2为波长范围在270nm～290nm的紫外光，优选照射时间25～40min。

[0047] 本实施例中，所述敏感电极31的另一端连接有第一滤网，能够过滤0.5～2μm的小颗粒物。所述第二腔室的底部连接有第二滤网，用于防止粒径大于0.1mm的大颗粒物进入第二腔体内部。

[0048] 在一个优选的实施例中，所述敏感电极31的另一端套接有第一滤网，所述第一滤网为HEPA(High efficiency particulate air Filter)滤网，所述小颗粒物为细菌及微生物中的一种或多种。所述铂丝电极32的另一端不接触HEPA滤网。所述第二腔室的底部套接有第二虑网，所述第二滤网为铜滤网，所述大颗粒优选为沙粒及水藻中的一种或多种。所述第一滤网与第二滤网的尺寸不同，通过设计合理不同目数的二重过滤网来过滤沙粒、藻类、微生物、细菌等杂质，再结合光催化灭菌方式进一步杀死残存的微生物、细菌，达到延长光电pH传感器的使用寿命的目的，适用多种水质监测领域，尤其是复杂水质领域的监测。

[0049] 本实施例的光电pH传感器相对于一般的pH传感器而言，在检测复杂水质时不需要预处理，可以直接检测。目前，很多海水检测采用光度法，但光度法操作复杂，且不适于测定浊度较高，悬浮颗粒较多的水体。本实施例对10mL海水(取自海南省海口市白沙门公园)进行pH检测,结果表明具有不同浊度和悬浮颗粒的10mL海水样品均表现出一致的pH值，而且检测灵敏度高。此外，本实施例中的光电pH传感器在重复使用100次之后仍表现出良好的使用性能，具有稳定性。

[0050] 实施例二

[0051] 本发明提供一种基于场效应晶体管的光电pH传感器的制备方法，所述光电pH传感器的制备方法包括以下步骤：

[0052] 步骤S1：采用两电极法进行阳极氧化反应，将钛管基体放入电解液中，在钛管基体内侧及外侧各放置一根铂丝，有利于二氧化钛纳米管在管内、外壁的均匀生长。本实施例中以钛管基体为阳极，铂丝为阴极，将钛管基体内表面及外表面氧化，得到内表面及外表面负载二氧化钛纳米管阵列层的敏感电极31。本实施中，所述钛管基体的管径为5mm，厚度为2mm，高度为5cm；所述铂丝的直径为1mm；所述阳极及阴极之间间距为2mm。优选的，所述钛管基体的纯度为99.4％。

[0053] 具体的，所述步骤S1还包括以下步骤：

[0054] 采用两电极法进行阳极氧化反应前，将钛管基体在化学抛光液中进行抛光，将抛光后的钛管基体分别在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗15～25min，吹干待用。在一个优选的实施例中，所述抛光液包括体积比1:4:5的HF、HNO3及H2O。

[0055] 采用双电极法进行阳极氧化反应时，所述电解液为含有氟化铵(NH4F)的丙三醇电解液。其中，所述电解液包括体积比为50:50～60:40的丙三醇及去离子水，浓度为0.2～0.27M的氟化铵。在一个优选的实施例中，反应的电解液为0.27M氟化铵的溶液，溶剂为水和丙三醇体积比为1:1的混合溶液。

[0056] 最后将所述钛管基体在15～35V阳极氧化电压下氧化0.5～1.5h后，退火处理在钛管基体内表面及外表面得到结晶化的二氧化钛纳米管阵列层；其中退火温度为350～550℃，升温速率为1～3℃/min，保温为2～4h。本实施例中得到的二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为100～150nm、长径比为10～15。

[0057] 在一个优选的实施例中，将钛管基体在25V阳极氧化电压下氧化1h后，退火处理使二氧化钛纳米管结晶化，其中退火温度为450℃，升温速率为2℃/min，保温3h。

[0058] 阳极氧化的工艺参数影响纳米管管径尺寸和纳米管长度，上述步骤中所提供的工艺参数范围可以保证纳米管结构的生成，但是在不同的工艺参数下(包括电解液体系、氧化电压、氧化时间、电极间距)，制备所得的纳米管管径尺寸和纳米管长度是不同的。

[0059] 步骤S2：提供一具有第一腔室及第二腔室的外壳1，所述第一腔室及第二腔室部分连通，将所述显示模块7、单片机模块6、信号处理模块5及场效应晶体管4设置于第一腔室内；其中，所述显示模块7连接于所述单片机模块6，所述单片机模块6连接于所述信号处理模块5，所述信号处理模块5连接于所述场效应晶体管4的源极引脚。

[0060] 步骤S3：用密封胶将连通部分密封，并形成密封的第一腔室；将所述铂丝电极32及敏感电极31的一端固定于第二腔室的内部顶部的中间部位，所述敏感电极31套装在铂丝电极32上形成pH电极3，所述场效应晶体管4的栅极引脚连接于所述敏感电极31的一端，所述场效应晶体管4的漏极引脚连接于所述铂丝电极32的一端；将第一滤网套接在所述敏感电极31的另一端，将第二虑网套接在第二腔室的底部；至少一个紫外激发光源2设置于所述第二腔室的内部侧壁。

[0061] 综上所述，本发明采用二氧化钛纳米管阵列金属钛管套装于铂丝对电极的结构，有利于克服外界水流波动对pH检测的干扰，提高pH检测灵敏度和检测范围。采用化学惰性强的铂丝电极作为对电极，有利于提高光电pH传感器的稳定性。通过设计合理不同目数的二重过滤网来过滤沙粒、藻类、微生物、细菌等杂质，再结合光催化灭菌方式进一步杀死残存的微生物、细菌，达到延长光电pH传感器的使用寿命的目的，适用多种水质监测领域，尤其是复杂水质领域的监测。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0062] 在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文实施例提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

[0063] 最后需要指出的是，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。