铵(NH+4)的光谱检测有着重要的意义, 随着微流控领域的发展, 以快速性、 便携性以及多组分检测为目标的微流控光谱分析成效卓著。 但是分析中存在的指示剂浪费问题一直没有得到解决。 锌卟啉作为一种天然的自发光分子, 能够实现NH+4的可逆性检测, 解决这一问题, 但却存在选择性低的缺点。 针对这些问题, 实验设计了一种耦合微流控芯片, 由反应芯片、 气体扩散芯片和检测芯片组成。 其中反应芯片用于将NH+4转化为NH3, 由聚二甲基硅氧烷制成; 气体扩散芯片使NH3扩散进入待测溶液, 由上下两片玻璃芯片及夹在中间的一层PDMS材质的气体透过膜制成; 而检测芯片则通过多层结构将指示剂固定在其中。 指示剂是通过将锌卟啉永久染色在离子交换树脂上制作而成的, 在遇到NH3分子时会产生由绿到紫的变化, 而当周围变成纯水环境时, 又能够实现从紫到绿的逆向变化。 以此耦合芯片为分析平台, 搭建了一套小型化的光谱检测系统, 以便携式光谱仪为分析器件, 通过测量450 nm处的透射光谱强度变化, 实现了NH+4的定量检测, 同时研究了影响检测结果的三个参数: 气体透过膜厚度, 流速和指示剂用量。 首先通过光谱强度随时间的变化, 我们证明了指示过程的可逆性, 因而解决了指示剂浪费的问题, 时间响应也说明了指示过程的快速性; 接着通过与对照实验的对比, 说明检测过程具有很高的选择性, 能够排除干扰物的影响, 光谱变化仅仅是因为NH3的存在; 通过改变气体扩散芯片中气体透过膜的厚度, 得到了膜厚和光谱强度变化之间的关系, 膜的厚度增加使得检测效果变差, 但当膜厚小于10 μm时效果基本不变, 考虑到机械强度, 选择了10 μm作为膜的最佳厚度; 随即研究了耦合芯片中流速对于光谱强度变化的影响, 发现流速的增加会使得光谱强度变化减小, 但流速小于5 μL·min-1时效果基本不变; 最后又研究了指示剂用量对于光谱强度变化的影响, 证明指示剂过多和过少都会影响检测效果, 以5 mg为最佳。 这套以耦合芯片为平台的光谱分析系统具有体积小, 经济性高, 响应迅速的特点, 能够实现NH+4高选择性、 可逆性的定量测量。