El estudio demuestra el crecimiento de óxido de grafeno reducido-óxido de iridio (IRO 2 -RGO) nanohíbrido películas delgadas sobre sustrato de carbono serigrafiado irregular y rugosa a través de una síntesis electroquímica verde, y su aplicación como un sensor de pH con una plataforma de papel-fluídico modelado .
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Artículo de método
Iridium grafeno óxido nanohíbrido Thin Film Modificados electrodos serigrafiados reducida de óxido-como Papel desechable de microfluidos electroquímico de pH Sensores
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Resumen
Resumen
Una síntesis electroquímica fácil y controlable, de bajo costo y verde de IrO 2 -graphene nanohíbrido películas delgadas se desarrolla para fabricar un sensor de pH fácil de usar papel de microfluidos integrado electroquímico para entornos con recursos limitados. Tomando ventajas de ambos medidores de pH y las tiras, la plataforma de detección de pH se compone de hidrófobo micropad papel de barrera con dibujos (μPAD) usando polidimetilsiloxano (PDMS), el electrodo serigrafiado (SPE) modificado con IRO 2 -graphene películas y moldeado de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) soporte de plástico. Repetitivo ciclismo potencial catódico se empleó para la reducción de óxido de grafeno (GO), que puede eliminar por completo los grupos oxigenados electroquímicamente inestables y generar una fina capa de grafeno homogénea libre de defectos en 2D con una excelente estabilidad y propiedades electrónicas. Una película uniforme y lisa IrO 2 en tamaño de grano nanoescala se electrodeposición anódica sobre la película de grafeno, sin ningúngrietas observables. La IRO 2 -RGO electrodo resultante mostró respuestas ligeramente super-Nernstiana de pH 2-12 en tampones con buena linealidad, pequeña histéresis, bajo tiempo de respuesta y reproducibilidad en diferentes tampones, así como bajas sensibilidades a diferentes intromisión Britton-Robinson (BR) especies iónicas y oxígeno disuelto. Un simple medidor de pH digital portátil está fabricado, cuya señal se mide con un multímetro, el uso de alta impedancia de entrada del amplificador operacional y pilas de consumo. Los valores de pH medidos con los sensores de pH de papel-microfluidos electroquímicos portátiles fueron consistentes con los medidos usando un medidor de pH laboratorio comercial con un electrodo de vidrio.
Introducción
La determinación del pH es ubicua en los alimentos, fisiológicas, medicinales y estudios ambientales. Dos herramientas más comunes para la detección de pH son tiras de pH y medidores de pH. tiras de papel se impregnan con moléculas indicadoras de pH que cambian de color, pero la lectura es a veces limitado en rangos de pH, subjetiva y semi-cuantitativa con algunas desviaciones. Por otro lado, un medidor de pH convencional equipado con un electrodo de vidrio se puede medir el pH con precisión al nivel 0,01, y la pantalla de una interfaz de usuario digital. Los medidores de pH basados en laboratorio no sólo necesitan un cuidado especial en el mantenimiento y calibrac....
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Protocolo
1. μPAD y aparato de preparación de
- Grabar una ranura 500 micras en el soporte de plástico inferior a la casa de SPE con un ABS o lámina de plástico compatible por tres dimensiones (3D) de la máquina de fresado y el bit de fresado que tiene 1,6 mm de diámetro. Mantenga SPE y μPAD firmemente en su lugar durante la prueba con el soporte (Figura 1A).
- Hacer un sello y una cubierta de vacío usando la tablilla de resina sintética o una hoja de plástico compatible con los patrones convexos y cóncavos, respectivamente, por la máquina de fresado 3D, con el fin de patrón PDMS hidrófobos barreras en las almohadillas de papel.
- Prepa....
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Resultados
La configuración de la electroquímica IrO 2 sensor de pH -RGO-SPE incorporación de microfluidos papel se muestra en la Figura 1A. El bloc de papel con dibujos de barreras hidrofóbicas PDMS se colocó en la parte superior del área de detección de IrO 2 -RGO-SPE que se encuentra en el soporte de plástico ABS. La zona de detección de papel pista fue cuidadosamente alineada con la superficie del electrodo. Una solución de colorante azul de metileno acuos.......
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Discusión
Configuración de dispositivo
El sensor de pH funciona midiendo la OCP entre los electrodos de trabajo y de referencia, ya que cambia proporcionalmente al logaritmo negativo de la concentración de H +. Las mediciones se pueden lograr tanto por un potenciostato a base de laboratorio tales como CHI 660D y metro pH sencillo construido en placa con la lectura por multímetro. Dos medidores de pH portátil diferentes se construyeron de manera similar en placas universales.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen intereses financieros en competencia.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por una beca del Equipo y Política (WEP) NSF Industria / Universidad Centro de Investigación Cooperativa (I / UCRC) de agua. Los autores también están agradecidos a la Hjalmar D. y Janet W. Bruhn Fellowship y Luis y Elsa Thomsen Wisconsin graduado distinguido Fellowship suministrada JY en la UW-Madison
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Electrodos serigrafiados | Zensor | TE100 | 3 electrodos integrados |
| Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) | |||
| Prepolímero de polidimetilsiloxano (PDMS) y mezcla de reticulante | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | mezcla 10:1 con |
| papel de filtro Whatman No. 1 | GE Healthcare Co. | ||
| sistema de fresado 3D | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| Cubierta de sellos y vacío PDMS | Roland DGA Co. | Sanmodur | Tableta de resina sintética |
| Bomba de vacío manual | Cole-Parmer Co. | ||
| Estación de trabajo electroquímica | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N amplificadores operacionales | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 amplificador de instrumentación de entrada de transistor de efecto de campo (FET) de alta velocidad | Burr-Brown Inc. | ||
| Multímetro digital DMM914 | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| De Fisher o Sigma: | |||
| Tetracloruro de iridio (IrCl4) | |||
| Peróxido de hidrógeno (H2O2) | |||
| Ácido oxálico dihidratado | |||
| Carbonato de potasio (K2CO3) | |||
| Ácido | |||
| Ácido acético | |||
| Ácido | |||
| Hidróxido de sodio (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2HPO4 |
Referencias
- Greenblatt, M., Shuk, P. Solid-state humidity sensors. Solid State Ionics. , 86-88, Part 2 995-1000 (1996).
- Nie, Z., Nijhuis, C. A., Gong, J., Chen, X., Kumachev, A., Martinez, A. W., Narovlyansky, M., Whitesides, G. M. Electrochemical sensing in paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 10, 477-483 (2010). ....
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Reimpresiones y permisos
