Die Studie zeigt , das Wachstum von Iridiumoxid-reduziertem Graphenoxid (IrO 2 -RGO) Nano - Hybrid - Dünnschichten auf unregelmäßige und grobe siebgedruckten Kohlenstoffsubstrat durch eine grüne elektrochemischen Synthese und deren Umsetzung als pH - Sensor mit einer gemusterten Papier-Fluidik - Plattform .
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Iridium-Oxid-reduziertem Graphenoxid Nanohybrid- Thin Film Modified Siebdruck Elektroden als Einweg-Elektro Papier Mikrofluidik pH-Sensoren
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Eine einfache, kontrollierbare, kostengünstige und grün elektrochemischen Synthese von IrO 2 -graphene Nano - Hybrid - Dünnfilme entwickelt eine einfach zu bedienende integrierte Papier mikrofluidischen elektrochemischen pH - Sensor für begrenzten Ressource-Einstellungen herzustellen. Unter Vorteile von beiden pH - Meter und Streifen, der pH - Messplattform von hydrophoben Barriere-gemustertes Papier microPad (μPAD) unter Verwendung von Polydimethylsiloxan (PDMS), Siebdruck-Elektrode (SPE) , modifiziert mit IrO 2 -graphene Folien und Form Acrylnitril - Butadien - Styrol besteht (ABS) Kunststoff-Halter. Repetitive kathodischen Potentialzyklus wurde für Graphenoxids (GO) Reduktion eingesetzt, die vollständig elektrochemisch instabil mit Sauerstoff angereicherten Gruppen entfernen und einen 2D-fehlerfreien homogenen Graphen-Dünnfilm mit ausgezeichneter Stabilität und elektronischen Eigenschaften erzeugen. Eine gleichmäßige und glatte IrO 2 Film in nanoskaligen Korngröße anodisch auf den Graphen - Film elektrolytisch, ohnebeobachtbaren Risse. Die sich ergebende IrO 2 -RGO Elektrode zeigte etwas super-Nernstschen Antworten von pH 2-12 in Britton-Robinson (BR) Puffer mit guter Linearität, geringe Hysterese, niedrige Reaktionszeit und Reproduzierbarkeit in verschiedenen Puffern sowie niedrige Empfindlichkeiten auf unterschiedliche interfering ionische Spezies und gelöstem Sauerstoff. Eine einfache tragbare digitale pH-Meter hergestellt wird, dessen Signal mit einem Multimeter gemessen wird, eine hohe Eingangsimpedanz-Operationsverstärker und Verbraucherbatterien verwenden. Die pH-Werte gemessen mit dem tragbaren elektrochemischen Papier-Mikrofluidik-pH-Sensoren waren konsistent mit jenen, gemessen mit einem kommerziellen Labor pH-Meter mit einer Glaselektrode.
Einleitung
Die Bestimmung des pH-Wertes ist allgegenwärtig in der Nahrung, physiologische, medizinische und Umweltstudien. Zwei häufigsten Werkzeuge zur pH-Erkennung sind pH-Streifen und pH-Meter. Papierstreifen werden mit Farbe wechselnden pH-Indikator-Moleküle imprägniert, aber das Lesen manchmal in pH-Bereiche beschränkt ist, subjektiv und semi-quantitative mit einigen Abweichungen. Auf der anderen Seite, einem pH-Meter auf herkömmliche Weise mit einer Glaselektrode ausgestattet ist, kann pH genau auf die 0,01-Ebene zu messen, und die Anzeige durch einen Digital-Benutzeroberfläche. Lab-basierten pH-Meter muss nicht nur besondere Sorgfalt bei der Wartung und Kalibrierung, abe....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
1. μPAD und Geräte Vorbereitung
- Gravieren eine 500 & mgr; m Nut auf dem Boden Kunststoff-Halter SPE mit einem ABS oder einem kompatiblen Kunststofffolie durch dreidimensionale (3D) Fräsmaschine und Schaftfräser zu beherbergen, die 1,6 mm Durchmesser aufweist. Halten SPE und μPAD fest an ihrem Platz während der Prüfung mit dem Halter (1A).
- Machen Sie einen Stempel und eine Vakuumdeckel mit Kunstharz Tablette oder kompatible Plastikfolie mit konvexen und konkaven Mustern, die jeweils von der 3D-Fräsmaschine, um Muster hydrophoben PDMS Barrieren auf Papierauflagen.
- Bereiten eines Gemisches aus PDMS Vorpolymers und Vernetzun....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Ergebnisse
Der Aufbau der elektrochemischen IrO 2 -RGO-SPE pH - Sensor enthält Papier Mikrofluidik ist in 1A gezeigt. Die gemusterte Papierblock mit PDMS Hydrophobsperren wurde oben auf dem Gebiet der IrO Erkundung 2 platziert -RGO-SPE , die auf dem ABS - Kunststoff - Halter befindet. Die Erfassungszone Papierkissen wurde sorgfältig mit Elektrodenoberfläche ausgerichtet sind. Eine wässrige Methylenblau - Farbstoff - Lösung wurde verwendet , um die gemusterte P.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diskussion
Geräte-Setup
Der pH - Sensor arbeitet , indem die OCP zwischen den Arbeits- und Referenzelektroden gemessen wird , da sie proportional zu dem negativen Logarithmus der H + -Konzentration ändert. Die Messungen können sowohl Potentiostaten von einem Labor-basierten erreicht werden wie CHI 660D und einfachen pH-Meter auf Versuchsaufbau konstruiert mit durch das Multimeter zu lesen. Zwei verschiedene tragbare pH - Meter wurden mit zwei 9 V Alkaline - Batterien in ähnl.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Offenlegungen
Die Autoren haben keine konkurrierenden finanziellen Interessen.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde durch einen Zuschuss aus dem Wasser Ausrüstungen und Politik (WEP) NSF Industrie / Universität Cooperative Research Center (I / UCRC) unterstützt. Die Autoren sind auch dankbar, dass die Hjalmar D. und Janet W. Bruhn Fellowship und Louis und Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship JY an der UW-Madison bereitgestellt
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Siebdruckelektroden | Zensor | TE100 | 3-Elektroden integriert |
| Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) | |||
| Polydimethylsiloxan (PDMS)-Präpolymer und Vernetzermischung | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 10 | :1 Mischung mit |
| Whatman No. 1 Filterpapier | GE Healthcare Co. | ||
| 3D-Frässystem | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS Stempel und Vakuumabdeckung | Roland DGA Co. | Sanmodur | Kunstharz-Tablette |
| Handbetriebene Vakuumpumpe | Cole-Parmer Co. | ||
| Elektrochemische Workstation | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N Operationsverstärker | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 Hochgeschwindigkeits-Feldeffekttransistor (FET)-Eingangsverstärker für Instrumente, | Burr-Brown, Inc. | ||
| DMM914 Digital-Multimeter | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| Von Fisher oder Sigma: | |||
| Iridiumtetrachlorid (IrCl4) | |||
| 50% (w/w) Wasserstoffperoxid (H2O2) | |||
| Oxalsäuredihydrat | |||
| Kaliumcarbonat (K2CO3) | |||
| Phosphorsäure | |||
| Essigsäure | |||
| Borsäure | |||
| Natriumhydroxid (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2HPO4 |
Referenzen
- 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). ....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Nachdrucke und Genehmigungen
