연구 패터닝 종이 유체 플랫폼 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물의 성장 (IRO이 -RGO) 나노 하이브리드 녹색 전기 화학적 합성을 통해 불규칙하고 거친 스크린 인쇄 탄소 기판 상에 박막 및 pH 센서 등의 구현을 보여 .
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방법 논문
일회용 전기 종이 마이크로 유체의 pH 센서와 같은 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물 나노 하이브리드 박막 수정 스크린 인쇄 전극
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
IRO 2 -graphene 나노 하이브리드 박막의 A, 손쉬운 제어, 저렴하고 녹색 전기 화학적 합성은 자원 제한 설정을위한 사용하기 쉬운 통합 종이 미세 유체 전기 pH 센서를 제작하기 위해 개발된다. 모두의 pH 측정기 및 스트립에서 이점을 고려하여 pH를 감지 플랫폼은 소수성 장벽 무늬 종이 micropad (μPAD) 폴리 디메틸 실록산 (PDMS)을 사용하여 구성되어, 스크린 인쇄 전극 (SPE)는 IRO 2 -graphene 영화와 수정 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌 성형 (ABS) 플라스틱 홀더. 반복 음극 잠재적 인 자전거가 완전히 우수한 안정성 및 전자 특성을 가진 2 차원 결함이없는 균일 한 그래 핀 박막을 전기 화학적으로 불안정한 산소 그룹을 제거하고 생성 할 수있는 그래 핀 산화물 (GO) 감소를 위해 사용 하였다. 나노 입자의 크기가 균일하고 부드러운 IRO이 영화는 양극 어떤없이, 그래 핀 필름 상에 전착된다관찰 균열. 얻어진 IRO이 -RGO 전극 브리튼 - 로빈슨 (BR) 다른 - 간섭으로 좋은 선형성 작은 히스테리시스, 낮은 응답 시간과 재현성 다른 버퍼에서뿐만 아니라, 낮은 민감도와 버퍼의 pH를 2-12 약간 슈퍼 Nernstian 반응을 보였다 이온 종 및 용존 산소. 간단한 휴대용 디지털 pH 미터는 고 입력 임피던스의 연산 증폭기 및 소비자 배터리를 이용하여 그 신호를 멀티 미터로 측정하고, 제작된다. 휴대용 전기 종이 미세 pH 센서 측정 된 pH 값은 유리 전극 상업적 실험실 pH 미터를 사용하여 측정 된 것과 일치 하였다.
서론
산도의 결정은 음식, 생리 학적, 의약 및 환경 연구 유비쿼터스입니다. 산도 검출을위한 가장 일반적인 두 가지 도구는 산도 스트립과 산도 미터입니다. 종이 스트립은 색상 변화 pH를 표시 분자 함침되지만 읽기는 때때로의 pH 범위, 주관적이고 반 정량적 약간의 편차에 제한된다. 한편, 종래의 유리 전극을 구비 한 pH 미터 디지털 사용자 인터페이스에 의해 정확하게 0.01 레벨 표시하여 pH를 측정 할 수있다. 실험실 기반의 pH 미터는 유지 보수 및 교정에 특별한주의를 필요로 할뿐만 아니라 작은 샘플 볼륨으로 잘 작동하지 않고 종종 측정을 수행 할 수있는 비커로 깨끗한 용기를 필요로하지 만. 감도, 선택성 및 안정성에도 불구하고, 유리 전극은 산 / 알칼리 에러, 하이 임피던스 온도 불안정성 및 기계적 취약성 1 겪는다. 그러므로 embod의 pH 측정 시스템을 사용하는 것이 유리하다pH 측정기 pH를 스트립의 단순성 및 비용 측면의 정확성 이거 야.
고가의 실험실 기반의 장비 또는 상업적 실험실이 감당할 수 많은 개발 도상국에서 제한된 자원 조건에서 이러한 도구에 대한 충족되지 못한 필요는 항상있다. 또한, 새로운 사용하기 쉬운 현장 감지 플랫폼의 증가하는 역할은 현장 진료 검출을위한 이러한 수요에 의해 추진된다. ....
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프로토콜
1. μPAD 및 장치 제조
- 3 차원 (3D) 밀링 머신과 직경 1.6 mm가 밀링 비트에 의해 ABS 또는 호환 플라스틱 시트 SPE 집에 바닥 플라스틱 홀더에 500 μm의 홈을 새기다. 홀더 (그림 1A)를 테스트하는 동안 제자리에 단단히 SPE 및 μPAD를 잡습니다.
- 종이 패드 패턴 PDMS 소수성 장벽 위해 3D 밀링 머신에 의해 스탬프와 합성수지 태블릿 각각 요철 패턴과 호환 플라스틱 시트를 이용한 진공 커버, 만든다.
- (10)의 비율로 PDMS 예비 중합체와 가교제의 혼합물을 준비한다 : 1 또는 제조자에 의해 제안 된 것처럼, 주걱으로 혼합 및 PDMS 스탬프의 볼록면에 적당량을 적용한다.
- 여과지 패드 원하는 크기 다음 용지 걸쳐 스탬프 반대측 진공 커버에 미리 절단 위에 도장을 놓는다. VACU 적용음 수동식 진공 펌프에 의해 최대 30 초 동안. 스탬프 및 진공 덮개에서 종이 패드를 제거하고, 패터닝 된 PDMS (도 1b)을 강화하기 위해 80 ° C에서 10 분 동안 대류 오븐에서 굽는다. 그 결과 종이 패드는 약 0.2 cm 2 감지 영역 및 X 0.4 cm 친수성 샘플 심지 지역 1cm있다.
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결과
전기 IRO이 -RGO-SPE의 pH 센서 통합 종이 미세 유체의 설치는 그림 1A에 표시됩니다. PDMS 소수성 장벽을 패터닝 종이 패드는 ABS 플라스틱 홀더에 위치 IRO이 -RGO-SPE의 감지 영역의 상부에 배치 하였다. 종이 패드의 감지 지역 신중 전극면과 일치 하였다. 수용성 메틸렌 블루 염료 용액을 패터닝 된 종이 패드를 테스트하는 데 사용하고, 관찰 샘플은 소수성 장벽에 의해 규정 된 유체 경로를 가진 친수성 영역들 (도 1B)으로 심지. SEM 이미지는 전기 화학적 환원 기술에 의해 2 차원 결함이없는 균질 한 그라 박막의 형성, 또한 전착 아니오 관찰 크랙이없는 균일하고 평활 IRO이 필름의 합성 (도 2a 및 C)를 나타낸다. 얻어진 IRO -RGO 2 전극이 약간 보였다 SUP브.......
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토론
장치 설정
이 H + 농도의 음의 대수에 비례하여 변화하기 때문에 pH 센서는 작동 전극과 기준 전극 사이 OCP를 측정함으로써 작동한다. 측정은 CHI 660D 멀티 미터에 의해 판독하여 브레드 보드 구성된 단순한 pH 측정기로서 랩 기반 텐쇼 모두에 의해 달성 될 수있다. 두 개의 서로 다른 휴대용 산도 미터는 두 개의 직렬 LF356N 또는 1 INA111입니다 IRO이 -RGO-SPE 다른 오피 앰프 개개을 합성 그대로,이 9 V 알카라인 배터리, 디지털 멀티 미터를 사용하여 밀가루 반죽에 유사하게 건설되었다. 등의 pH 미터의 전체 비용은 개당 일회용 산도 IRO의 $ (1) 주위에 2 -RGO-SPE를가 (포함되지 않은 비용과 화학 준비 및 전기 화학 증착을 수행하는 시간) 비용을 포함하여 $ 25 세 미만 일반적이다. 그림 1C는 회로도와 연결을.......
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공개 사항
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없습니다.
감사의 글
이 작품은 물 장비 및 정책 (WEP) NSF 산업 / 대학 협동 연구 센터 (I / UCRC)에서 부여에 의해 지원되었다. 저자는 대학원 원정대는 UW 매디슨에서 JY 제공 수훈 Hjalmar D.과 자넷 W. Bruhn 원정대 루이와 엘사 톰센 위스콘신에 감사
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 스크린 인쇄 전극 | Zensor | TE100 | 3-전극 통합 |
| 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS) | |||
| 폴리디메틸실록산(PDMS) 프리폴리머 및 가교제 혼합물 | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | 10 : 1 혼합물 w / w |
| Whatman No. 1 여과지 | GE 헬스케어 (주) | ||
| 3D 밀링 시스템 | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS 스탬프 및 진공 커버 | Roland DGA Co. | Sanmodur | 합성 수지 정제 |
| 수동 진공 펌프 | Cole-Parmer Co. | ||
| 전기화학 워크스테이션 | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N 연산 증폭기 | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 고속 전계 효과 트랜지스터(FET) 입력 계측 증폭기 | Burr-Brown Inc. | ||
| DMM914 디지털 멀티미터 | 텍트로닉스 주식회사 | 70979101 | |
| Fisher 또는 Sigma에서: | |||
| 이리듐 테트라클로라이드(IrCl4) | |||
| 50%(w/w) 과산화수소(H2O2) | |||
| 살산 이수화물 | |||
| 탄산칼륨(K2CO3) | |||
| 인산 | |||
| 아세트산 | |||
| 붕산 | |||
| 수산화 나트륨 (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2HPO4 |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
