Summary
L'étude démontre la croissance de l' oxyde réduit l' oxyde d' iridium de graphène (IRO 2 -RGO) nanohybride films minces sur substrat irrégulière et rugueuse sérigraphie carbone grâce à une synthèse électrochimique verte, et leur mise en œuvre comme un capteur de pH avec une plate - forme de papier-fluidiques à motifs .
Abstract
Une synthèse électrochimique facile, contrôlable, peu coûteux et vert Iro 2 -graphene nanohybrides films minces est développé pour fabriquer un capteur facile à utiliser du papier intégré microfluidique électrochimique pH pour les paramètres de ressources limitées. Profitant des deux pH - mètres et les bandes, la plate - forme pH de détection est composé de hydrophobe papier Micropad barrière à motifs (μPAD) en utilisant polydiméthylsiloxane (PDMS), électrode de sérigraphie (SPE) modifié avec Iro 2 -graphene films et moulé acrylonitrile butadiène styrène (ABS) support en plastique. Répétitif vélo potentiel cathodique a été utilisé pour l'oxyde de graphène (GO) réduction qui peut complètement éliminer les groupes oxygénés électrochimiquement instables et générer un graphène homogène film mince sans défaut 2D avec une excellente stabilité et les propriétés électroniques. Un uniforme et lisse le film IrO 2 à granulométrie nanométrique est anodique électrodéposition sur le film de graphène, sansfissures observables. L'IRO 2 -RGO électrode résultante a montré des réponses légèrement super-nernstienne de pH 2-12 dans des tampons avec une bonne linéarité, faible hystérésis, faible temps de réponse et la reproductibilité dans différents tampons, ainsi que de faibles sensibilités aux différents INTERFÉRENTS Britton-Robinson (BR) les espèces ioniques et de l'oxygène dissous. Un simple pH-mètre numérique portable est fabriqué, dont le signal est mesurée à l'aide d'un multimètre, en utilisant un amplificateur opérationnel à haute impédance d'entrée et des batteries de consommation. Les valeurs de pH mesurées par les capteurs électrochimiques de pH du papier microfluidique portables étaient conformes à celles mesurées en utilisant un appareil de mesure de laboratoire commercial pH avec une électrode en verre.
Introduction
La détermination du pH est omniprésent dans les aliments, physiologiques, médicinales et les études environnementales. Deux outils les plus courants pour la détection de pH sont des bandes de pH et pH-mètres. bandes de papier sont imprégnés de pH molécules indicatrices de changement de couleur, mais la lecture est parfois limitée dans des gammes de pH, subjective et semi-quantitative avec quelques écarts. D'autre part, un pH-mètre classique muni d'une électrode de verre permet de mesurer avec précision le pH à 0,01 degré, et l'affichage par une interface numérique par l'utilisateur. base Lab-pH mètres non seulement besoin de soins spéciaux dans l'entretien et l'étalonnage, mais aussi ne fonctionnent pas bien à petits volumes d'échantillons et nécessitent souvent un récipient propre tel qu'un bécher pour effectuer des mesures. En dépit de sa sensibilité, de sélectivité et de stabilité, des électrodes de verre souffrent d'erreurs acide / alcaline, de haute impédance, l' instabilité de la température et de la fragilité mécanique 1. Par conséquent, il est avantageux de disposer d'un système de mesure de pH qui embods la précision du pH-mètre et la simplicité et le coût des aspects de bandes de pH.
Il y a toujours un besoin non satisfait de ces outils dans des conditions de ressources limitées dans de nombreuses régions en développement où l'équipement à base de laboratoire coûteux ou laboratoires commerciaux sont inabordables. En outre, le rôle croissant des nouvelles plates-formes faciles à utiliser sur le site de détection est poussé par une telle demande pour la détection de point de soins. la détection électrochimique est simple, facile à miniaturiser et de manière satisfaisante sensible, comme le montrent les structures d'accueil à bas prix commercialisés et divers systèmes de surveillance de la glycémie sur le marché. En tant que matériau poreux léger, flexible et jetable, le papier peut également avoir différentes caractéristiques contrôlables, tels que les tailles de pores différentes, les groupes fonctionnels et le taux d'effet de mèche.
Comme substrat de papier affecte à peine la diffusion analyte et détection électrochimique 2-4, combinaison de dispositifs de papier-fluidiques et techniques électroanalytiques a recently a reçu d'importants intérêts. Un avantage évident de ces combinaisons est la petite quantité de volume d'échantillon utilisé dans la mesure qui peut potentiellement empêcher les interférences de vibrations et de la convection pendant les mesures. Par exemple, des tampons microfluidiques motifs ont été appliqués à la mèche et de fournir des échantillons de liquide à la zone de détection des entités ad hoc pour la détection des ions de métaux lourds et de glucose 2,5. Des dispositifs similaires en utilisant du papier électrochimiluminescence microfluidique ont été mis en place pour effectuer la détection de NADH 4. Plus récemment, des dispositifs microfluidiques de papier électrochimique simples peuvent être construits sur une lame de verre avec des électrodes de crayon 6 ou en utilisant du papier enzymatique et SPE 3.
Une mince matériau de film nanohybride composé de IrO 2 et RGO a été préparé en utilisant une approche électrochimique facile et efficace. Nous avons constaté que sur la surface irrégulière et rugueuse SPE carbone graphitique, anodique électrodéposé IrO 2 film mince ne peut pasêtre lisse et stable sans l'aide de RGO. L'IRO résultant 2 -RGO SPE a été intégré dans un dispositif microfluidique de papier qui a modelé les barrières hydrophobes pour le pH de détection. Le dispositif assemblé a montré d'excellentes performances analytiques du pH de détection avec un comportement légèrement super-Nernst. Les résultats sont comparables à un pH-mètre en laboratoire conventionnel avec des électrodes en verre. Enfin, miniaturisés pH-mètres rentables ont été construits sur un breadboard pour mesurer le signal de sortie potentiel de circuit ouvert avec un multimètre numérique. Les mesures du pH-mètre portatif est bien corrélée avec celles d'un appareil de mesure du pH laboratoire commercial.
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Protocol
1. μPAD et appareil Préparation
- Graver une rainure de 500 pm sur le support en plastique inférieure pour loger la SPE avec un ABS ou d'une feuille en matière plastique compatible en trois dimensions (3D), la fraiseuse et le bit de fraisage qui présente un diamètre de 1,6 mm. Maintenez SPE et μPAD fermement en place au cours des essais avec le support (figure 1A).
- Faire un timbre et un couvercle de vide à l'aide de la tablette résine synthétique ou une feuille en plastique compatible avec les modèles, respectivement convexes et concaves, par la machine de fraisage 3D, pour motif PDMS hydrophobes barrières sur blocs de papier.
- Préparer un mélange de PDMS pré-polymère et agent de réticulation au rapport de 10: 1 ou comme suggéré par le fabricant, mélanger avec une spatule et appliquer quantité appropriée sur la surface convexe du timbre PDMS.
- Placez le tampon sur le dessus d'un tampon de papier filtre pré-coupé à la taille désirée, puis le couvercle de vide sur le côté opposé du timbre sur le papier. Appliquer vacuum jusqu'à 30 sec par une pompe à vide à commande manuelle. Retirez le bloc de papier de la couverture de timbre et de vide, et cuire dans un four à convection pendant 10 min à 80 ° C pour durcir les PDMS à motifs (figure 1B). Le bloc de papier résultant présente une zone 2 de détection d' environ 0,2 cm et 1 cm x 0,4 cm échantillon hydrophile région de mèche.
Note: Prendre les précautions particulières sur la quantité de PDMS appliquée et le temps de vide pour éviter toute contamination possible de PDMS dans la région hydrophile intérieure du papier filtre où les échantillons liquides sont transférés.
2. Modification des entités ad hoc avec IrO 2 -RGO nanohybrides Thin Films
- Goutte coulée 3 pi de tant préparés 1 mg ∙ ml -1 GO solution sur l'électrode de carbone graphitique de travail de SPE avec une micropipette et laissez - le sécher à la température ambiante dans une boîte de Pétri. Purger un tampon PBS pH 5,0 avec N2 pendant 20 min, trempez la SPE dans les 10 ml désaéré tampon PBS tout en gardant N <sub> 2 qui coule, et effectuer 100 cycles de répétitif vélo potentiel cathodique 0,0 à -1,5 V pour réduire électrochimiquement GO en RGO. Rincer la SPE avec de l'eau DI dans une bouteille d'injection et sec à la température ambiante.
Remarque: Les feuilles de GO bien exfoliée, stabilisés par répulsion électrostatique, sont de la poudre de graphite en utilisant la méthode de Hummer modifié comme rapporté ailleurs 7. L'homogénéité du film de RGO tel que synthétisé est importante, car elle sert de support de carbone pour la croissance de l' OIR 2 films minces. - Faire 100 ml IrO 2 Solution de dépôt composée de 0,15 g d' iridium tétrachlorure (IrCl 4), 0,6 ml de 50% (p / p) de peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2) et 0,5 g d' acide oxalique déshydrater en les ajoutant dans de l' eau déminéralisée. Ajouter graduellement petite quantité de carbonate de potassium anhydre tout en remuant jusqu'à ce que le pH atteint 10,5, vérifié par un pH-mètre à base de laboratoire. Ensuite, la solution jaunâtre sous tension. Le vieillissement de la solution pendant 48 heures à la salle tempérare, sa couleur est finalement en train de bleu pâle.
- Mettre le RGO-SPE dans la solution de dépôt ci-dessus et appliquer un potentiel constant de +0,6 V pendant 5 min. L'épaisseur de Iro 2 films minces peut être contrôlée avec précision par le potentiel et le temps de dépôt.
- Confirmer la structure de la zone de détection par SEM. Acquérir les images MEB en suivant les instructions du Centre de science des matériaux à l' Université de Wisconsin-Madison, comme nous l'avons fait avant 7.
3. Construction de pH-mètres numériques bon marché et portables
- Construire un pH - mètre bon marché et miniaturisé avec affichage numérique en branchant soit une série de deux amplificateurs unique de LF356N opérationnels (opamps) ou un transistor à effet de champ INA111 haute vitesse (FET) -input amplificateur d'instrumentation (de haute impédance d'entrée> 10 12 Ω) sur breadboard pour atteindre impédance interne suffisamment élevée pour que des mesures stables.
Note: Toutes les pièces sont facilement accessible dans les magasins électroniques et peut être facilement assemblé. - Utilisez le IrO 2 -RGO-SPE que la sonde de pH et OpAmps comme tampon de gain unitaire. Branchez deux mises à la terre 9 piles grand V alcalines en série pour alimenter le pH-mètre et brancher les fils dans la maquette en fonction de la disposition des broches de OpAmps.
- Connectez la cathode et l'anode aux broches 7 et 4. relient également les sondes positives et négatives d'un multimètre numérique aux broches 6 et 5 de OpAmps respectivement pour mesurer la tension de sortie et d'affichage des lectures. Référence et des électrodes de travail de SPE sont connectés aux broches 2 et 3 en conséquence. Connexions détaillées sont présentées dans la figure 1D.
4. Les mesures de pH
- Préparer 100 tampons ml BR avec 0,04 M d'acide phosphorique équimolaire, de l'acide acétique et de l'acide borique et les mélanger avec des volumes différents (5, 25, 42, 60, 78 et 98) de 0,2 M d'hydroxyde de sodium (NaOH) pour obtenir différentes valeurs de pH à partir de 2- 12 pour l'étalonnage.
- Locmangé à motifs μPAD au-dessus de la zone de détection. Monter 60 ul échantillons liquides directement par une micropipette dans la zone hydrophile du μPAD pour effet de mèche. Le μPAD peut être maintenu en place avec ou sans couvercle ABS, quand il est mouillé.
- Mesurer le signal de tension entre l'IRO 2 -RGO électrode de travail et l'électrode de référence Ag / AgCl dans le temps soit avec un CHI 660D analyseur électrochimique à base de laboratoire ou le pH - mètre numérique portable, lorsque les potentiels de circuit ouvert (OCP) deviennent stables (potentiel variation <5%).
- Gardez la région de détection humide par immersion du bloc de papier dans des échantillons liquides à tester, si nécessaire, pour obtenir un meilleur contact électrique ainsi que des lectures stables et reproductibles en fonctionnement à long terme. Les valeurs de l'OCP à l'état stable enregistrées sont en moyenne à chaque valeur de pH pour déterminer une courbe d'étalonnage.
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Representative Results
La configuration de l'électrochimique IrO 2 capteur de pH -RGO-SPE incorporant le papier microfluidique est représenté sur la figure 1A. Le tampon de papier à motifs avec des barrières hydrophobes PDMS a été placée au - dessus de la zone de détection de l' OIR 2 -RGO-SPE qui est situé sur le support en plastique ABS. La zone de détection du bloc de papier a été soigneusement alignée avec la surface de l'électrode. Une solution de colorant bleu de méthylène aqueux a été utilisé pour tester le tampon de papier à motifs et comme observé, des échantillons de mèche dans les régions hydrophiles (figure 1B) avec l'itinéraire fluidiques réglementé par les barrières hydrophobes. Images MEB montre une formation de 2D sans défaut graphène homogène film mince par la technique de réduction électrochimique, et également une synthèse de l' uniforme et lisse le film IrO 2 sans aucune fissure observables par électrodéposition (Figure 2A et C). L'IRO 2 électrode de -RGO résultant a montré légèrement supréponses er-nernstienne de pH 2-12 dans Britton-Robinson (BR) tampons avec une bonne linéarité dans les deux solution en vrac et de papier (figure 3A), largeurs petites hystérésis (figure 4B) et de faibles sensibilités à l' oxygène dissous (figure 3B). Les valeurs de pH mesurées par les capteurs électrochimiques de pH du papier microfluidique portables sont compatibles avec commercial mètre de laboratoire en utilisant une électrode de pH en verre (Figure 5A).
Figure 1: (A) Schéma de la configuration pour le papier électrochimique microfluidique pH détection: (1) IrO 2 -RGO-SPE, (2) Bloc de papier microfluidique pour l' échantillonnage et la détection, (3) porte en plastique ABS logement de la SPE. (B) Photographie du bloc de papier microfluidique Wicked par une solution de colorant: (1) la région d'échantillonnage hydrophile pour effet de mèche (2) paper canal microfluidique pour la livraison de l'échantillon (3) région de détection de structures d'accueil (4) barrières hydrophobes à motifs par PDMS (5) région pour maintenir l'appareil. (C) Deux appareils portables de mesure de pH avec différents circuits construits sur breadboard (circuits détaillés sont présentés dans le complément d' information): (1) l' électrode de travail (2) électrode de référence (3) sonde positive (4) sonde négative d'un multimètre (5) batterie cathode (6), l'anode (7) de la batterie à la masse (8) 10 MQ résistances de gain (9) 10 MQ résistance de charge (10) relié à la terre. (D) Schémas de raccordement du capteur électrochimique portable papier fluidiques pH construit avec INA111 et IrO 2 -RGO-SPE. (E) des lectures numériques typiques des potentiels de circuit ouvert en utilisant le dispositif microfluidique papier pH électrochimique portable avec des circuits de LF365N intégré à différentes valeurs de pH. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cettefigure.
Figure 2: images MEB de (A) RGO (B) IrO 2 et (C) RGO-Iro 2 -Modified SPE. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3:.. Réponses de pH de RGO-Iro 2 entités ad hoc à différents pH (A) en solution en vrac de tampon BR ou en utilisant du papier microfluidique (B) dans des tampons BR saturés avec de l' air ou de N 2 (C) dans les systèmes tampons différents S'il vous plaît cliquer sur ici pour voir uneune plus grande version de ce chiffre.
Figure 4: (A) Courbes temps potentiel de RGO-OIR 2 à pH 4 SPE, 8 et 10 dans un tampon de BR. (B) largeurs hystérétiques de RGO-Iro 2 entités ad hoc dans des tampons BR à différents pH avec des cycles de boucle de 2-12-2 et 02/12/12. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 5: Les réponses de pH de 2-iro RGO SAH dans un tampon BR à différents pH (A) , la corrélation avec un pH - mètre standard du commerce avec l' électrode de verre (B) comparaison des mesures en dev différentes.glaces. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
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Discussion
Configuration de l'appareil
Le capteur de pH fonctionne en mesurant l'OCP entre les électrodes de travail et de référence, car elle varie proportionnellement au logarithme négatif de la concentration en H +. Les mesures peuvent être réalisées à la fois par un potentiostat en laboratoire, tels que CHI et 660D pH-mètre sur la plaque d'essais simples construit avec une lecture par multimètre. Deux différents pH - mètres portables ont été construits de manière similaire sur breadboards en utilisant deux piles de 9 V alcalines, un multimètre numérique, tel que synthétisé IrO 2 -RGO-SPE et différentes OpAmps, qui est deux LF356N serial ou un INA111. Le coût total de ces pH - mètres est généralement de moins de 25 $ , y compris environ 1 $ chacun de jetable pH IrO 2 -RGO-SPE des coûts (coût et le temps de procéder à la préparation chimique et dépôts électrochimiques ne sont pas inclus). Figure 1C montre les schémas et les connexions avec deux LF356N ou une INA111. Représentation schématique de l'ensembleDispositif selon l' une des broches de connexion du INA111 est représenté sur la figure 1D. Deux piles de 9 V ont été utilisés pour créer une double alimentation de +/- 9 V pour alimenter les amplis op en connectant les broches d'entrée 2 et 3. Une résistance de gain de 1/4-W 4 bandes (R G) de 10 MQ (tolérance de 5%) est connecté entre les broches 1 et 8, ce qui entraîne un gain souhaité (G) proche de 1, tel que calculé à partir de l'équation (1). En raison de la relativement faible résistance interne du multimètre, une assez grande résistance de charge est connectée à la terre et court-circuités entre les broches 5 et 6, qui relient en outre les sondes négatives et positives des multimètres pour des lectures stables de l'OCP. Par conséquent, la tension de sortie qui peut être calculé à partir de l' équation (2) est exactement égale à la différence de potentiel entre IrO 2 -RGO électrode de travail et l' électrode de référence Ag / AgCl, ce qui correspond à un pH de la solution.
Où G est la gain de INA111, V out est la sortie du capteur (V) et V + et V - sont en tension à l' entrée non inverseuse et les entrées inverseuses des OpAmps, respectivement.
Morphologie de surface
La figure 2A image de microscopie électronique à balayage (MEB) montre la morphologie de surface du film formé RGO intermittente avec une texture froissée typique composée de feuilles de graphène souples et ultrafines d' étalement à travers la surface de l' électrode de carbone sérigraphiée rugueux. La réduction GO se produit à des potentiels plus négatifs que -0.65 V et est rapide, irréversible et contrôlable sans réduire réactifs 7. Après IrO 2 dépôt, le film noir RGO visuellement et notamment tourné violet foncé, montrant la fonction électrochrome caractéristique de IrO anodique électrodéposé 2. IrO 2 -RGO nanohybride de film mince (figure 2C) en um gamme thickness est observée avec des cristallites de dimensions nanométriques dispersées de manière homogène sur toute la surface. Le film semble être uniforme et lisse, sans fissures visibles ou des structures de boue. En outre, une découverte intéressante dans la présente étude est que IrO 2 films ne peuvent pas se former sur les substrats sérigraphiées carbone graphitique sans l'assistance de RGO dans les mêmes conditions (figure 2B). Aussi la bonne capacité filmogène du graphène est conçu l'élément clé dans le processus de dépôt de couches minces. Oxalates dans la solution de dépôt peut déclencher la formation de complexe et éviter la précipitation de l'iridium dans un milieu alcalin. Le dépôt est réalisé par oxydation anodique de oxalated IR (IV) les composés avec dégagement de CO 2 et Ir (IV) , la formation d'oxyde concomitante à la surface de l' anode, tel que décrit par Yamanaka 8,9
[Ir (COO) 2 (OH) 4] 2- ⇔ IrO 2 + 2CO 2 + 2H 2 O + 2e ̵1;
Performance de mesure de pH
Un mécanisme général d'oxydes métalliques à un pH de détection a été indiqué par le brouillard et Buck pour être associés à des processus d'échange d' ions à l' intérieur de la surface portante OH 10. Différent IrO 2 électrodes à base existent dans la nature en raison des différences dans les mécanismes de synthèse. Un certain nombre de mécanismes possibles sont proposées concernant dépendant du pH redox intercalation équilibre entre deux états d'oxydation des oxydes Ir 11. Comme dans le cas des oxydes Ir électrochimiquement-synthétisées, l'état prédominant est la forme hydratée 8 qui fournit des réponses super-nernstienne avec une sensibilité supérieure à celle des formes anhydres à 59 mV / pH. Le mécanisme peut être expliqué en utilisant l'équation 8,9 suivante:
2 [IrO 2 (OH) 2 · 2H 2 O)] 2 + 3 H + + 2e - 2 ⇔ [IrO2 (OH) 2 · 2H 2 O)] 2 + 3 H 2 O
Comme le montre la figure 3A (noir), l'IRO 2 -RGO électrode a montré une caractéristique linéaire bien définie sur une large gamme de pH 2-12, avec une pente légèrement super-nernstienne de -61,71 mV / pH qui est plus proche de anodiquement IrO électrodéposé 2 films avec des réponses quasi-Nerstian 11,12 plutôt que ceux avec des super nernstienne 13,14. Peut-être cela se produit en raison des différentes conditions d'électrodéposition et des substrats dans chaque cas. Il est possible qu'un mélange de pellicule IrO 2 anhydre et hydraté est formée sur graphène pendant le dépôt électrolytique anodique. La différence négligeable du pH mesuré entre le papier à motif dispositif microfluidique (figure 3A, le rouge) et une solution en vrac indique la matrice de papier cellulosique fibreuse ne fait pas obstacle à la diffusion des ions hydrogène à un quelconque degré notable. Dissoudred ' oxygène atmosphérique existe ubiquitaire dans les échantillons peuvent parfois influencer grandement les lectures potentielles en raison de ses processus d'oxydo - réduction, en particulier dans les systèmes biologiques 12. Lorsque l'électrode est placée dans le N 2 - ou une solution tampon saturée d' air, il n'y a que des différences mineures (figure 3B). Pendant ce temps, étant donné que les forces et les compositions ioniques sont différentes en fonction des tampons, un certain nombre de tampons de pH ont été testés , y compris le tampon de pH commercial d'étalonnage, un tampon BR, du tampon phosphate salin (PBS) et du NaOH / HCl l' eau déminéralisée ajustée (figure 3C). Les sensibilités (mV par unité pH) sont presque identiques dans tous les tampons. Cependant, une possibilité de dérive appréciable n'a été observée dans du tampon PBS, qui a une plage de pH relativement étroite. Cela peut être attribué à des potentiels différents standards conditionnels (terme E 0 'dans l'équilibre de Nernst équation) Iro 2 électrode -RGO de pH dans du PBS.
Temps de réponse, une touche facteur dans toute application de détection, est généralement définie comme le temps nécessaire pour atteindre un certain pourcentage d'équilibre OCP. Temps de réponse typique est inférieure à 250 sec sous tous les pH , mais pourrait être fortement dépendante du pH 11. Hystérésis, ou l'effet que l'on appelle la mémoire, est un phénomène bien connu, avec verre et d'oxyde métallique des électrodes de pH pendant les utilisations répétitives de la même électrode. Ce phénomène d'électrodes sélectives d'ions hydrogène est considéré comme le résultat des réponses différées à la variation du pH. L'IRO 2 électrode -RGO pH a été testé dans des tampons de pH de bas en haut, et à son tour de haut en bas. Cette boucle des cycles de pH 2-12-2 02.12.12 et ont été évalués en mesurant successivement OCP de différents tampons de pH dans les cycles (figure 4B). Les largeurs d'hystérésis sont calculées pour être environ 13 mV dans les deux cycles, qui sont acceptables et précis dans les mesures de pH de routine, en particulier en ce qui concerne la large gamme de pH étudiée ici.
Pour aller plus loin validate le -RGO nanohybride capteur de pH IrO 2 à film mince, la performance a été testé en parallèle avec une électrode de verre standard avec un pH / mV / Ion / Conductimètre (figure 5A). Les résultats sont bien corrélés les uns des autres, ce qui suggère la haute précision et une performance fiable du capteur de pH développé. Pour vraiment obtenir sur place des mesures de pH comportant le dispositif papier microfluidique électrochimique portable, deux simples compteurs de pH numérique ont été construits avec des configurations légèrement différentes. pH mesurée en utilisant les deux mètres a été très cohérent avec l'analyseur électrochimique à base de laboratoire. La reproductibilité a été testé plusieurs fois avec la même électrode dans différents tampons de pH BR, et aussi avec des électrodes différentes. Les valeurs relatives écart-type (RSD) étaient généralement tous <15%.
En conclusion, un procédé électrochimique rapide, contrôlable et vert est développé pour la synthèse de l' uniforme et lisse IrO films minces 2 -RGO de nanohybrides osurface SPE n rugueuse, assisté par les bons filmogènes et le soutien des capacités de RGO. L'électrode à l'état solide résultant présentait une réponse légèrement super-nernstienne avec une sensibilité élevée de -62 mV / pH et avec une bonne linéarité dans une large gamme de pH de 2 à 12. Les électrodes ont aussi faible hystérésis, temps de réponse rapide, la reproductibilité , et de bons accords avec électrode de verre commercial équipé pH-mètre à base de laboratoire. Un pad papier microfluidique miniaturisé a été fabriqué par PDMS barrière hydrophobe motif. Un pH-mètre simple a été fabriqué en utilisant deux piles de 9 V alcalines, un multimètre numérique et OpAmps. les résultats de pH mesuré par le capteur bien corrélée avec celles obtenues en utilisant des techniques basées en laboratoire. Ainsi, le capteur qui combine les avantages des deux pH-mètres et des bandes de pH est une plate-forme prometteuse pour l'avenir sur le site ou les mesures de pH au point de soins, en particulier sous le statut des ressources limitées.
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Disclosures
Les auteurs ont aucun intérêt financier concurrents.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu par une subvention de l'équipement et de la politique (WEP) NSF Industrie / Université Cooperative Research Center (I / UCRC) Eau. Les auteurs sont également reconnaissants à la Hjalmar D. et Janet W. Bruhn Fellowship et Louis et Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship fourni à JY à 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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