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。電化學傳感器的發展具有悠久的歷史，它的基本理論和技術發展與電分析化學密切相關，最早的電化學傳感器可以追溯到20世紀50年代，并隨著微電子和材料加工技術不斷更新而發展。

1959年，捷克科學家海洛夫斯基發明伏安分析法而獲諾貝爾化學獎。伏安法之一的極譜法，可以區分不同價態的金屬離子或鍵合態及游離的金屬離子，因此可以對生物利用率和重金屬毒性進行評估，使其成為環境分析所必須的技術。電極是伏安法儀器的核心部分，因為電極材料的限制，造成靈敏度低、檢測時間長、操作較復雜或重現性差等缺陷，使得伏安法沒有獲得廣泛的應用。

20世紀60年代離子選擇性電極及酶電極相繼問世，電化學傳感器進入了穩定發展時期，在環境監控、醫藥分析、在線分析等方面獲得廣泛應用。20世紀70年代，科學家利用化學修飾電極，改變電極表面結構以控制電化學過程，標志著電化學傳感器的功能化修飾和控制進入分子水平。

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。

納米材料傳感器與電化學儀器的結合之所以成為熱點，主要還是因為在構建物聯網的成本和運營方面，比光譜類儀器有巨大的優勢。隨著新型功能化納米材料的不斷涌現，電化學傳感器的一些缺陷將被克服，并在工農業、環境監控和醫療領域展示其應用價值，尤其是在新型的物聯網建設中，可以應用到生命科學、環境、健康、國防等眾多領域。

近年來，重金屬污染事故頻發，造成了嚴重的環境污染和經濟損失。各級政府對重金屬污染的監控和治理十分重視。其中，重金屬分析，特別是重金屬污染事故的快速跟蹤監測技術，一直是人們關注和研究的課題。

目前檢測重金屬的技術主要有光譜法和電化學法，光譜法包括AAS、ICP-MS、ICP-AES、AFS等;電化學法包括伏安法、極譜法、電位分析法等。這些方法在不同的領域和檢測環境需求中發揮各自的優勢。電化學傳感器技術屬于電化學法，在重金屬檢測中具有獨特特點和優點，包括：

(1)便攜和低成本

隨著微電子技術和納米材料科學的快速發展，電化學傳感器朝著微型化和智能化發展，在重金屬檢測中具有便攜和低成本的明顯優勢，特別是應對重金屬突發事故，可以現場進行監控，而且其使用和維護成本比較低。

(2)操作簡單、選擇性好、靈敏度高和多元素同時檢測

納米材料，比如碳納米管、金納米顆粒等，處于宏觀體系和微觀體系之間的過渡區域，是由數目極少的原子或分子組成的原子群。這一結構特征使納米材料具有獨特的微尺寸效應、表面效應和量子效應，表現出不同于宏觀材料的電化學催化、特殊電子轉移性能等。納米材料在電化學傳感器的廣泛應用，使電化學傳感器在重金屬檢測中具有操作簡單、選擇性好、靈敏度高和多元素同時檢測的優點，極大的拓寬其在重金屬離子監測的應用范圍，在重金屬痕量分析方法中占有越來越重要的地位。

電化學傳感器具有十分廣闊的市場，僅經典的pH傳感器，每年全球的市場近100億美元，另外一種電化學傳感器--血糖儀，其市場規模也達到50億美元以上。隨著無線技術、微電子技術和納米材料的快速發展，電化學傳感器在許多領域將獲得前所未有的機會，尤其在環境監控、食品安全和原材料質控等領域將有著極廣泛的應用前景。

國家在“十二五”規劃發展期間，環保設備和監控領域的市場達5000億元，并且以每年15%的速度增長。可以預見，利用新技術和新材料，緊密結合中國的市場實際，開發簡單、實用、自動化、免維護的傳感器，在水質、大氣、工業過程監測和健康監控領域將具有十分廣闊的市場。