Summary
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 .
Abstract
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.
Introduction
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 calibración, pero también no funcionan bien hacia volúmenes de muestra pequeños y con frecuencia requieren un recipiente limpio, como un vaso de precipitados para realizar mediciones. A pesar de su sensibilidad, selectividad y estabilidad, electrodos de vidrio sufren de errores ácido / alcalino, de alta impedancia, inestabilidad de la temperatura y la fragilidad mecánica 1. Por lo tanto, es ventajoso tener un sistema de medición de pH que embodies la precisión de medidor de pH y los aspectos simplicidad y costo de tiras de pH.
Siempre hay una necesidad insatisfecha de este tipo de herramientas virtud limitadas por alimento en muchas regiones en desarrollo donde equipos a base de laboratorio cara o laboratorios comerciales se inasequibles. Además, el papel cada vez mayor de nuevas plataformas de sensores fáciles de usar en el lugar es empujado por tal demanda para la detección de punto de cuidado. Detección electroquímica es simple, fácil de miniaturizar y satisfactoriamente sensible, como se demuestra por los SPEs de bajo coste comercializados y varios sistemas de monitorización de glucosa en el mercado. Como un material poroso ligero, flexible y desechable, papel también puede tener diversas características controlables, tales como diferentes tamaños de poro, grupos funcionales, y las tasas de capilaridad.
Como sustrato de papel apenas afecta a la difusión de analito y la detección electroquímica 2-4, combinación de dispositivos de papel-fluídico y técnicas electroanalíticas tiene recently recibió amplios intereses. Una ventaja evidente de tales combinaciones es la pequeña cantidad de volumen de la muestra utilizada en la medición que potencialmente puede evitar interferencias de la vibración y de convección durante las mediciones. Por ejemplo, se aplicaron los cojines de microfluidos con dibujos para absorber y entregar muestras líquidas a la zona de detección de SPE para la detección de iones de metales pesados y glucosa 2,5. Se establecieron dispositivos similares utilizando papel de electroquimioluminiscencia de microfluidos para llevar a cabo la detección de NADH 4. Más recientemente, los dispositivos de microfluidos de papel electroquímica simples se pueden construir en un portaobjetos de vidrio con electrodos lápiz 6 o el uso de papel de la enzima y SPEs 3.
Un material de película delgada compuesta de nanohíbrido IrO 2 y RGO se preparó usando un método electroquímico fácil y eficiente. Se encontró que en la superficie de carbono grafítico SPE irregular y rugosa, anódicamente electrodepositado IrO 2 de película delgada no puedeser suave y estable sin la ayuda de RGO. La IRO 2 resultante -RGO SPE se haya integrado en un dispositivo de microfluidos papel que ha modelado barreras hidrofóbicas para sensor de pH. El dispositivo montado mostró excelentes características analíticas de detección del pH con un comportamiento ligeramente super-Nernstiana. Los resultados son comparables a un metro de pH basado en laboratorio convencional con electrodos de vidrio. Por último, los medidores de pH rentables miniaturizados fueron construidas en un circuito para medir el potencial de la señal de salida del circuito abierto con un multímetro digital. Las mediciones de la metro pH portátil se correlaciona bien con las de un medidor de pH de laboratorio comercial.
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Protocol
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.
- Preparar una mezcla de PDMS pre-polímero y agente de entrecruzamiento en la proporción de 10: 1 o como se sugiere por el fabricante, se mezcla con una espátula y aplicar la cantidad apropiada sobre la superficie convexa del sello PDMS.
- Coloque el sello en la parte superior de una almohadilla de papel de filtro pre-cortado al tamaño deseado y luego la tapa de vacío en el lado opuesto del sello a través del papel. aplicar Vacuum durante un máximo de 30 segundos por una bomba de vacío manual. Retire la almohadilla de papel de la cubierta del sello y de vacío, y cocer en un horno de convección durante 10 minutos a 80 ° C para endurecer el PDMS con dibujos (Figura 1B). La almohadilla de papel resultante tiene una de aproximadamente 0,2 cm de la región 2 de detección y 1 cm x 0,4 cm de la muestra hidrófila que absorbe la región.
Nota: Tome precauciones especiales en la cantidad de PDMS aplicada y el tiempo de vacío para evitar cualquier contaminación posible PDMS en la región hidrófila interna del papel de filtro, donde se transfieren las muestras líquidas.
2. Modificación de las SPE con IrO 2 -RGO nanohíbrido Thin Films
- Gota fundido 3 l de tan preparados-1 mg ml -1 ∙ GO solución en el electrodo de trabajo de carbono grafítico de SPE con una micropipeta y dejar secar a temperatura ambiente en una placa de Petri. Purgar un tampón PBS pH 5,0 con N2 durante 20 min, sumergir la SPE en los 10 ml de tampón PBS desaireado, manteniendo N <sub> 2 que fluye, y llevar a cabo 100 ciclos repetitivos de ciclismo potencial catódica 0.0 a -1.5 V para reducir electroquímicamente IR en RGO. Enjuague la SPE con agua DI en una botella con atomizador y seco a temperatura ambiente.
Nota: Las hojas pasan exfoliadas bien, estabilizadas por la repulsión electrostática, son de polvo de grafito utilizando el método de Hummer modificado como se informó en otro lugar 7. La homogeneidad de la película RGO tal como se sintetiza es importante, ya que sirve como soporte de carbono para el crecimiento adicional de IrO 2 películas delgadas. - Hacer 100 ml IrO solución 2 deposición compuesta de 0,15 g de tetracloruro de iridio (IrCl 4), 0,6 ml 50% (w / w) de peróxido de hidrógeno (H 2 O 2) y 0,5 g de ácido oxálico deshidratar mediante la adición en agua DI. Añadir poco a poco pequeña cantidad de carbonato de potasio anhidro mientras se agitaba hasta que el pH llegó a 10,5, verificada por un medidor de pH basado en laboratorio. Entonces, la solución se volvió de color amarillento. Envejecimiento de la solución durante 48 horas a temperatu de la habitaciónre, a continuación, su color es finalmente poniendo azul pálido.
- Ponga la RGO-SPE en la solución de deposición arriba y aplicar un potencial constante de 0,6 V durante 5 min. El espesor de IRO 2 películas delgadas puede ser controlada con precisión por el potencial de deposición y el tiempo.
- Confirman la estructura de la zona de detección por SEM. Adquirir imágenes de SEM, siguiendo las instrucciones en el Centro de Ciencia de Materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison, como lo hicimos antes de las 7.
3. Construcción de Medidores de pH digitales de bajo costo y portátiles
- Construir un medidor de pH bajo costo y miniaturizado con pantalla digital, ya sea mediante la conexión de una serie de dos amplificadores operacionales sola LF356N (amplificadores operacionales) o un transistor de efecto de campo de alta velocidad INA111 (FET) -Entrada amplificador de instrumentación (alta impedancia de entrada> 10 12 Ω) en placa para lograr suficientemente alta impedancia interna para mediciones estables.
Nota: Todas las piezas son fácilmente accessible de tiendas de electrónica y puede ser fácilmente montado. - Utilice la IRO 2 -RGO-SPE como la sonda de pH y OpAmps como tampón de ganancia unitaria. Conectar dos baterías de 9 V alcalinas de consumo conectados a tierra en serie para alimentar el medidor de pH y conectar los cables en el tablero basado en la disposición de las clavijas de OpAmps.
- Conectar el cátodo y el ánodo a los pines 7 y 4. También se conectan las sondas positivos y negativos de un multímetro digital a los pines 6 y 5 de OpAmps respectivamente para medir las lecturas de tensión de salida y visualización. Electrodo de referencia y de trabajo de los SPE están conectados a los pines 2 y 3 correspondientemente. Conexiones detalladas se muestran en la Figura 1D.
4. Las mediciones de pH
- Preparar 100 ml buffers BR con ácido fosfórico 0,04 M equimolar, ácido acético y ácido bórico y mezclar con diferentes volúmenes (5, 25, 42, 60, 78 y 98) de hidróxido de sodio 0.2 M (NaOH) para conseguir diferentes valores de pH a partir de 2- 12 para la calibración.
- Locate con dibujos μPAD en la parte superior de la zona de detección. Mount 60 l muestras líquidas directamente por la micropipeta en la zona hidrófila de la μPAD por capilaridad. El μPAD puede ser mantenido en su lugar con o sin cubierta ABS, cuando se humedece.
- Medir la señal de tensión entre la IRO 2 -RGO electrodo de trabajo y el electrodo de referencia Ag / AgCl en el tiempo, ya sea con un analizador basado en laboratorio CHI 660D electroquímica o el medidor de pH digital portátil, cuando los potenciales de circuito abierto (OCP) se convierten en constante (potencial variaciones <5%).
- Mantenga la zona de detección húmeda mediante la inmersión de la almohadilla de papel en muestras de líquido a ensayar, si es necesario, para lograr un mejor contacto eléctrico, así como lecturas estables y reproducibles en operación a largo plazo. OCP valores registrados en el estado estacionario se promedian en cada valor de pH para determinar una curva de calibración.
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Representative Results
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 acuosa se utiliza para probar la almohadilla de papel con dibujos y como se observa, las muestras de mecha en las regiones hidrófilas (Figura 1B) con la ruta fluídica regulada por las barreras hidrofóbicas. Imágenes de SEM muestra una formación de película fina de grafeno homogénea libre de defectos 2D por la técnica de reducción electroquímica, y también una síntesis de película uniforme y suave IrO 2 sin grietas observables por electrodeposición (Figura 2A y C). El electrodo -RGO IrO 2 resultante mostró ligeramente suprespuestas er-Nernstiana de pH 2-12 en Britton-Robinson (BR) buffers con buena linealidad en ambos de solución a granel y papel (Figura 3A), las pequeñas anchuras de histéresis (Figura 4B) y baja sensibilidad a oxígeno disuelto (Figura 3B). Los valores de pH medidos con los sensores de pH de papel-microfluidos electroquímicos portátiles fueron consistentes con metro pH laboratorio comercial usando un electrodo de vidrio (Figura 5A).
Figura 1: (A) Diagrama esquemático de la configuración para la detección electroquímica de papel pH de microfluidos: (1) IrO 2 -RGO-SPE, (2) la almohadilla de papel de microfluidos para el muestreo y detección, (3) la vivienda soporte de plástico ABS de la SPE. (B) Fotografía de la almohadilla de papel de microfluidos travieso de una solución de colorante: (1) Región de muestreo hidrófila de mecha (2) paper canal de microfluidos para la entrega de la muestra (3) zona de detección en las SPE (4) barreras hidrofóbicas modeladas por PDMS (5) Región para sujetar su dispositivo. (C) Dos dispositivos portátiles de medición de pH con diferentes circuitos integrados en placa (circuitos detallados se muestran en la información complementaria): electrodo (2) electrodo de referencia (1) de trabajo (3) de la sonda positiva (4) de la sonda negativa de un multímetro (5) cátodo de batería (6) ánodo (7) de la batería a tierra (8) 10 mO ganancia de resistencia (9) 10 mO resistencia de carga (10) conectado a tierra. (D) Los diagramas de conexión del sensor de pH del papel de fluido electroquímico portátil construido con INA111 y IrO 2 -RGO-SPE. (E) lecturas digitales típicos de potencial a circuito abierto utilizando el dispositivo de microfluidos papel pH electroquímico portátil con circuitos integrados LF365N a diferentes valores de pH. Haga clic aquí para ver una versión más grande de estafigura.
Figura 2: Imágenes de SEM de (A) RGO (B) IrO 2 y (C) RGO-iro 2 -Modificado SPE. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3:.. Respuestas de pH de RGO-iro 2 SPEs a diferentes pH (A) en solución a granel de tampón BR o usando papel de microfluidos (B) en tampones BR saturados con aire o N 2 (C) en diferentes sistemas tampón Haga clic aquí para ver unaversión más grande de esta figura.
Figura 4: (A) curvas de tiempo potencial de RGO-IRO 2 SPE a un pH de 4, 8 y 10 en tampón BR. (B) La anchura de histéresis del RGO-iro 2 SPE en tampones BR a diferentes pH con ciclos de bucle de 2-12-2 y 12/02/12. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Respuestas de pH de RGO-iro 2 SPEs en tampón de BR a diferentes pH (A) la correlación con un medidor de pH estándar comercial con electrodo de vidrio (B) comparación de las mediciones por diferentes dev.hielos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
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 utilizando dos baterías de 9 V alcalina, un multímetro digital, tal como se sintetiza IrO 2 -RGO-SPE y diferentes OpAmps, que es de dos LF356N serie o uno INA111. El costo total de este tipo de medidores de pH es típicamente menos de $ 25, que incluye alrededor de $ 1 cada una de IrO pH desechable 2 -RGO-SPE costando (costo y el tiempo para llevar a cabo la preparación química y deposiciones electroquímicas no están incluidos). La Figura 1C muestra los diagramas de circuitos y conexiones con dos LF356N o uno INA111. Esquemática de la enteradispositivo de acuerdo con las patillas de conexión de INA111 se muestra en la Figura 1D. Se utilizaron dos baterías de 9 V para crear una doble alimentación de +/- 9 V para alimentar los amplificadores operacionales mediante la conexión a los pines de entrada 2 y 3. Una resistencia de ganancia de 1/4-W de 4 bandas (RG) de 10 mO (5% de tolerancia) está conectado entre los pines 1 y 8, lo que resulta en una ganancia deseada (G) cerca de 1, como se calcula a partir de la ecuación (1). Debido a la relativamente baja resistencia interna del multímetro, una cantidad suficientemente grande resistencia de carga está conectado a tierra y conectado entre los pines en cortocircuito 5 y 6, que conectan las sondas más negativos y positivos de multímetros para las lecturas de OCP estables. Como resultado, la tensión de salida que se puede calcular de la ecuación (2) es exactamente igual a la diferencia de potencial entre IrO 2 -RGO electrodo de trabajo y electrodo de referencia de Ag / AgCl, correspondiente al pH de la solución.
Donde G es la gain de INA111, V salida es la salida del sensor (V), y V + y V - en son de tensión en la entrada no inversora e invirtiendo las entradas de OpAmps, respectivamente.
Morfología superficial
Imagen Figura 2A microscopía electrónica de barrido (SEM) muestra la morfología de la superficie de la película RGO intermitente formado con una textura arrugada típica compuesta de láminas de grafeno flexibles y ultradelgadas de propagación a través de la superficie del electrodo de carbono serigrafiado áspera. La reducción GO se produce a potenciales más negativos de -0,65 V y es rápido, irreversible y controlable sin reducir reactivos 7. Después de la deposición IrO 2, la película se volvió negro RGO visual y sobre todo de color púrpura oscuro, mostrando la característica electrocrómico característico de IrO anódicamente electrodepositado 2. IrO 2 -RGO nanohíbrido película delgada (Figura 2C) en micras-gama THickness se observa con cristalitos nanoescala dispersas homogéneamente en toda la superficie. La película parece ser uniforme y lisa, sin ningún tipo de grietas visibles o estructuras de barro. Por otra parte, un hallazgo interesante en el estudio actual es que IrO 2 películas no se pueden formar en los sustratos de carbono grafítico serigrafiados sin la ayuda de RGO en las mismas condiciones (Figura 2B). También la película buena capacidad de formación de grafeno se concibe el componente clave en el proceso de deposición de película delgada. Los oxalatos en la solución de deposición pueden desencadenar la formación de complejos y evitar la precipitación de iridio en un medio alcalino. La deposición se consigue por oxidación anódica de oxalatada IR (IV) compuestos con CO 2 liberación y (IV) la formación de óxido concomitante Ir en la superficie del ánodo, como se describe por Yamanaka 8,9
[Ir (COO) 2 (OH) 4] 2- ⇔ IrO 2 + 2CO 2 + 2 H 2 O + 2e ̵1;
Funcionamiento de la medida del pH
Un mecanismo general de óxidos metálicos en sensores de pH se ha indicado por la niebla y Buck a estar asociados con los procesos de intercambio de iones dentro de la superficie de soporte de grupo OH 10. Different IrO 2 -basado existen electrodos en la naturaleza debido a las diferencias en sus mecanismos de síntesis. Un número de posibles mecanismos son propuestos cuya equilibrio redox intercalación dependiente del pH entre dos estados de oxidación de los óxidos de Ir 11. Como en el caso de los óxidos de Ir sintetizados electroquímicamente, el estado predominante es la forma hidratada 8 que entrega las respuestas de super-Nernstiana con una sensibilidad superior a la de las formas anhidras a 59 mV / pH. El mecanismo se puede explicar utilizando la siguiente ecuación 8,9:
2 [IrO 2 (OH) 2 · 2H 2 O)] 2- + 3H + + 2e - ⇔ 2 [IrO2 (OH) 2 · 2H 2 O)] 2- + 3 H 2 O
Como se muestra en la Figura 3A (negro), la IRO 2 -RGO electrodo mostró una característica lineal bien definida en un amplio intervalo de pH de 2 a 12, con una pendiente ligeramente super-Nernstiana de -61,71 mV / pH que está más cerca anódicamente electrodepositado IrO 2 películas con respuestas casi Nerstian 11,12 en lugar de los que tienen súper Nernstiana 13,14. Posiblemente esto sucede debido a las diferentes condiciones de electrodeposición y sustratos en cada caso. Es posible que se forma una mezcla de película de IrO 2 anhidro e hidratado en grafeno durante la electrodeposición anódica. La diferencia insignificante de pH medido entre el dispositivo de microfluidos de papel con dibujos (Figura 3A, rojo) y solución a granel indica la matriz de papel de celulosa fibrosa no impide la difusión de iones de hidrógeno en un grado notable. Disolverexiste d oxígeno atmosférico de forma ubicua en las muestras a veces puede influir mucho en lecturas de potencial debido a sus procesos redox, especialmente en los sistemas biológicos 12. Cuando el electrodo se coloca en N 2 - o solución tampón saturada de aire, sólo hay pequeñas diferencias (Figura 3B). Mientras tanto, ya que las fuerzas iónicas y composiciones son diferentes dependiendo de tampones, se ensayaron una serie de tampones de pH incluyendo tampón de pH comercial de calibración, tampón BR, solución salina tamponada con fosfato (PBS) y NaOH / HCl agua DI ajustado (Figura 3C). La sensibilidad (mV por unidad de pH) son casi idénticos en todos los tampones. Sin embargo, se observó un potencial de deriva apreciable en tampón PBS que tiene un intervalo de pH relativamente estrecho. Esto puede atribuirse a diferentes potenciales estándar condicionales (plazo E 0 'en el equilibrio de Nernst ecuación) de IrO 2 electrodo -RGO pH en PBS.
El tiempo de respuesta, una tecla factor en cualquier aplicación de detección, por lo general se define como el tiempo necesario alcanzar ciertos porcentajes de OCP equilibrio. Tiempo de respuesta típico es de menos de 250 seg con toda pH, pero podría ser fuertemente dependiente del pH 11. Histéresis, o el denominado efecto de memoria, es un fenómeno bien conocido con electrodos de pH de vidrio y óxido de metal durante usos repetitivos de la misma electrodo. Este fenómeno de electrodos selectivos de iones de hidrógeno es considerado como el resultado de las respuestas retardados en el cambio de pH. El electrodo de pH -RGO IrO 2 se probó en tampones de pH de menos a más, ya su vez de mayor a menor. Este ciclos de bucle de pH 2-12-2 y 12/02/12 se evaluaron midiendo sucesivamente OCP de diferentes tampones de pH en los ciclos (Figura 4B). Las anchuras de histéresis se calculan en alrededor de 13 mV en ambos ciclos, que son aceptables y precisos en las mediciones de pH de rutina, sobre todo en relación con el amplio rango de pH estudiado aquí.
Para más VAlidate la -RGO nanohíbrido sensor de pH de película delgada IrO 2, el rendimiento fue probado en paralelo con un electrodo de vidrio estándar con un pH / mV / Ion / medidor de conductividad (Figura 5A). Los resultados se correlacionan bien entre sí, lo que sugiere la alta exactitud y el funcionamiento fiable del sensor de pH desarrollado. Para alcanzar realmente en el lugar de las mediciones de pH que ofrecen el dispositivo de microfluidos papel electroquímico portátil, dos medidores de pH digitales simples fueron construidos con un poco diferentes configuraciones. pH medido usando ambas metros era muy acorde con el analizador electroquímico basado en laboratorio. Reproducibilidad fue probado varias veces con el mismo electrodo en diferentes tampones de pH Br, y también con diferentes electrodos. Los valores relativos desviación estándar (RSD) eran por lo general todos los <15%.
En conclusión, se ha desarrollado un método electroquímico rápida, controlable y verde para la síntesis de uniforme y lisa IrO películas delgadas 2 -RGO nanohíbrido oSPE superficie áspera n, asistido por los buenos película de Formación y apoyo a las capacidades de RGO. El electrodo de estado sólido resultante exhibió una respuesta ligeramente super-Nernstiana con una alta sensibilidad de -62 mV / pH y con buena linealidad en una amplia gama de pH de 2 a 12. Los electrodos también tienen pequeña histéresis, tiempo de respuesta rápido, la reproducibilidad y buenos acuerdos con electrodo de vidrio comercial equipado medidor de pH basados en laboratorio. Un bloc de papel de microfluidos miniaturizado fue fabricado por PDMS patrón barrera hidrofóbica. Un medidor de pH sencilla se fabricó usando dos pilas alcalinas de 9 V, un multímetro digital, y OpAmps. Resultados de pH medidos desde el sensor se correlacionó bien con los obtenidos utilizando técnicas basadas en laboratorio. Así, el sensor que combina las ventajas de ambos medidores de pH y tiras de pH es una plataforma prometedora para el futuro en el lugar de las mediciones de pH en el punto de atención o, sobre todo bajo el estado de los recursos limitados.
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Disclosures
Los autores no tienen intereses financieros en competencia.
Acknowledgments
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
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Screen-printed electrodes | Zensor | TE100 | 3-electrode integrated |
| Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) | |||
| Polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer and cross linker mixture | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | 10:1 mixture w/w |
| Whatman No. 1 filter paper | GE Healthcare Co. | ||
| 3D milling system | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS stamp and vacuum cover | Roland DGA Co. | Sanmodur | Synthetic resin tablet |
| Hand-operated vacuum pump | Cole-Parmer Co. | ||
| Electrochemical workstation | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N operational amplifiers | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 high speed field-effect transistor (FET)-input instrumentation amplifier | Burr-Brown Inc. | ||
| DMM914 digital multimeter | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| From Fisher or Sigma: | |||
| Iridium tetrachloride (IrCl4) | |||
| 50% (w/w) hydrogen peroxide (H2O2) | |||
| Oxalic acid dihydrate | |||
| Potassium carbonate (K2CO3) | |||
| Phosphoric acid | |||
| Acetic acid | |||
| Boric acid | |||
| Sodium hydroxide (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2HPO4 |
References
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