Summary
我们描述了用于聚（3，4-乙烯二氧噻吩）电聚合的水性和有机溶剂体系，以在金微电极表面形成薄层，用于检测低分子量分析物。
Abstract
描述了在金电极上合成聚（3，4-乙二氧基噻吩）（PEDOT）的两种不同方法，即在水溶液和有机溶液中电聚3，4-乙二氧基噻吩（EDOT）单体。循环伏安法（CV）用于PEDOT薄层的合成。高氯酸锂（LiClO4）在水性（水性/乙腈（ACN））和有机（碳酸丙烯酯（PC））溶剂体系中均用作掺杂剂。在有机系统中产生PEDOT层后，电极表面通过在水溶液中连续循环进行适应，以用作水样样品的传感器。
使用基于水基的电聚合方法具有去除适应性步骤以缩短传感器制备时间的潜在好处。虽然水法比有机溶剂法更经济、更环保，但在有机溶液中获得了优越的PEDOT形成。采用扫描电子显微镜（SEM）对所得PEDOT电极表面进行了表征， 结果表明，PEDOT在有机PC溶液的电聚合过程中生长恒定， 在金（Au）微电极上呈快速分形生长.
Introduction
导电聚合物是广泛用于生物电子器件以改善界面的有机材料。与传统聚合物类似，导电聚合物易于合成，并且在加工过程中具有柔韧性1。导电聚合物可以使用化学和电化学方法合成;然而，电化学合成方法特别有利。这主要是由于它们能够形成薄膜，允许同时掺杂，捕获导电聚合物中的分子，最重要的是，合成过程1的简单性。此外，导电聚合物形成均匀、纤维状和凹凸不平的纳米结构，牢固地粘附在电极表面，这增加了电极2的活性表面积。
在20世纪80年代，开发了某些多杂核，如聚吡咯，聚苯胺，聚噻吩和PEDOT，显示出良好的导电性，易于合成和稳定性3，4。尽管聚吡咯比其他聚合物（例如，聚噻吩衍生物）更容易理解，但它容易发生不可逆氧化5。因此，PEDOT具有某些优于其他产品的优势，因为它具有更稳定的氧化状态，并且在类似条件下与聚吡咯相比保留了89%的电导率6。此外，PEDOT以高电导率（~500 S/cm）和中等带隙（即带隙或能隙是无电荷的区域，是指价带顶部和导带底部之间的能量差）7而闻名。
此外，PEDOT具有电化学性质，需要较低的电位才能被氧化，并且在合成后随着时间的推移比聚吡咯更稳定7。它还具有良好的光学透明度，这意味着其光学吸收系数，特别是以PEDOT-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT-PSS）的形式，在400-700nm处的电磁波谱的可见光区域为7。在电化学上形成PEDOT时，EDOT单体在工作电极处氧化形成自由基阳离子，其与其他自由基阳离子或单体反应形成沉积在电极表面的PEDOT链1。
PEDOT薄膜的电化学形成涉及不同的控制因素，如电解质，电解质类型，电极设置，沉积时间，掺杂剂类型和溶剂温度1 PEDOT可以通过使电流通过适当的电解质溶液以电化学方式产生。可以使用不同的电解质，例如水性（例如，PEDOT-PSS）、有机（例如，PC、乙腈）和离子液体（例如，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMBF4））。
PEDOT涂层的优点之一是它可以将Au电极在1 kHz频率范围内的阻抗显着降低两到三个数量级，这使得它有助于提高直接电化学检测神经活性的灵敏度9。此外，当刺激电荷通过PEDOT10转移时，PEDOT修饰电极的电荷存储容量增加并导致更快和更低的电位响应。此外，当聚苯乙烯磺酸盐（PSS）用作在Au微电极阵列上形成PEDOT的掺杂剂时，它会产生具有高有源表面积，较低界面阻抗和较高电荷注入容量11的粗糙多孔表面。对于电聚合步骤，EDOT-PSS通常在水电解质中产生分散体。
然而，EDOT可溶于氯仿，丙酮，ACN和其他有机溶剂，如PC。因此，在这项研究中，在电聚合开始之前，以10：1的比例使用水与少量ACN的混合物来制造可溶性EDOT溶液。使用这种水性电解质的目的是省略PEDOT修饰微电极制备中的适应步骤，缩短步骤。用于与水/ACN电解质进行比较的其他有机电解质是PC。两种电解质都含有LiClO4 作为掺杂剂，有助于氧化EDOT单体并形成PEDOT聚合物。
微电极是伏安工作电极，直径小于宏观电极，尺寸约为数十微米或更小。与宏电极相比，它们的优势包括增强从溶液到电极表面的质量传递，产生稳态信号，更低的欧姆电位降，更低的双层电容和更高的信噪比12。与所有固体电极类似，微电极在分析前需要进行调节。适当的预处理或活化技术是机械抛光以获得光滑的表面，随后进行电化学或化学调节步骤，例如在合适的电解质13中在特定范围内进行电位循环。
CV非常常用于PEDOT的电化学聚合，方法是将电极插入涉及合适溶剂和掺杂剂电解质的单体溶液中。这种电化学技术有利于提供方向信息，例如导电聚合物掺杂过程的可逆性和转移电子的数量，分析物的扩散系数以及反应产物的形成。本文描述了用于PEDOT电聚合的两种不同的电解质如何产生具有电位传感应用的薄纳米结构薄膜，该应用取决于形态和其他固有特性。
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Protocol
1. 准备分析溶液
- 在有机溶液中制备0.1 M EDOT
- 称出0.213克LiClO4 并将其转移到20 mL容量瓶中。
- 使用量筒从瓶子中取出20毫升PC。
- 将PC加入含有LiClO4的20mL容量瓶中。通过将烧瓶置于超声波浴中30分钟来混合溶液。将溶液转移到20 mL玻璃瓶中。
- 用铝箔覆盖小瓶，并将连接到氮气管的长针插入溶液中以脱气10分钟。然后，取下铝箔并紧紧盖住小瓶。
注意：在实验当天准备新鲜的LiClO4 。 - 在电化学测试之前，将1mL制备的LiClO4 溶液（0.1M）转移到电化学池中（参见 材料表）。
- 使用微量移液管（10-100μL）将10.68μLEDOT单体（密度：1.331g / mL）加入含有制备的LiClO4 溶液的电化学池中。
- 运行CV方法（CV参数见第3.4节）在溶液中插入所有电极设置后，开始在裸露的Au微电极表面上电镀层EDOT的电聚合。使用这种修饰的电极通过扫描电子显微镜（SEM）表征表面。
- 为了将这种改性的电极用于传感目的，首先通过在高氯酸钠（NaClO4）溶液中运行CV扫描来使其表面适应水溶液（CV参数见第3.4节）。
- 使用这种有机PEDOT修饰和适应的微电极（从1.1.8开始）来运行用作背景扫描的磷酸盐缓冲溶液的CV（参见第3.4节的CV参数）。
注意：每一步后冲洗电极。 - 最后，无需冲洗即可从缓冲溶液中取出电极，并立即将其插入尿酸溶液或牛奶样品中以进行CV扫描（CV参数见第3.4节）。
- 在水溶液中制备0.01 M EDOT
- 使用微量移液管取10.68μLEDOT，并在玻璃小瓶中加入1mLACN。
- 向小瓶中加入9 mL去离子水（25°C时为18.2 MΩ / cm），以制备10 mL 0.01 M EDOT溶液。
- 向制备的EDOT溶液中加入0.11克LiClO4 粉末，得到0.1M LiClO4 溶液，轻轻混合。
注意：在实验当天新鲜制备电解质溶液。 - 将制备好的溶液转移到电化学池中，并在将电极插入水溶液/ ACN溶液后，通过CV方法（CV参数参见第3.4节）开始在电极表面上电聚合0.01 M EDOT。
- 通过SEM表征该修饰电极的表面。
- 制备0.1 M高氯酸钠溶液
- 称出0.245克NaClO4 并将其转移到含有20毫升去离子水（25°C时为18.2 MΩ / cm）的玻璃瓶中。
- 使用该溶液使有机制成的PEDOT修饰的Au微电极的表面适应水溶液并除去多余的EDOT。为此，冲洗电极并将其插入NaClO4 溶液中;然后运行 CV 10 个周期（有关 CV 参数，请参见第 3.4 节）。
- 制备缓冲液
- 在称量船上称出13.8克磷酸二氢钠（NaH2PO4. 1H2O）。将其转移到500 mL容量瓶中（即所需的最终体积），并用去离子水（25°C时为18.2 MΩ / cm）将其加满生产线。
- 将烧瓶放入超声波浴中，直到粉末完全溶解在水中，从而产生0.2 M溶液。
- 在新的称重船中，称出17.8克磷酸氢二钠（Na2HPO4. 2H2O），并将其转移到另一个500毫升容量瓶中。用去离子水加满，得到0.2 M溶液。将烧瓶放入超声波浴中以正确溶解。
- 在量筒中将62.5 mL磷酸二氢钠溶液与37.5 mL磷酸氢二钠溶液混合，并将混合物转移到250 mL玻璃瓶中（参见 材料表）。再加100 mL去离子水，得到200 mL 0.1 M磷酸盐缓冲溶液，pH 6.6。冷藏磷酸盐缓冲液以备长期使用。
注意：在每次实验之前将缓冲液带到室温。
- 制备目标分析物溶液
- 在称量釜中称出0.0084g尿酸（UA），并将其溶解在容量瓶中的50mL磷酸盐缓冲液（pH 6.6）中，以获得1mM UA溶液。
- 通过氮气吹扫溶液脱气10分钟。
注意：建议在实验当天新鲜制备UA溶液。
- 制备用于分析的牛奶样品
- 从当地超市获取全脂牛奶样品和一些不同口味的牛奶样品（例如，浓缩牛奶，焦糖/白巧克力牛奶和比利时巧克力牛奶）进行电分析。不要对牛奶样品进行预处理或稀释。
- 使用 5 mL 微量移液管从新打开的奶瓶中取出 5 mL 每个牛奶样品。
- 首先，运行磷酸盐缓冲液的CV，pH 6.6，作为背景信号。然后，将5mL牛奶样品加入电化学池中，并将新鲜和有机制作的PEDOT修饰的Au微电极和其他电极插入牛奶样品中并运行CV。有关如何分析收集的数据，请参阅协议的第 4 节。
- 制备电极预处理溶液
- 称出0.2g氢氧化钠（NaOH）粉末并将其转移到50 mL容量瓶中以制备0.1M溶液。
- 每次运行后，使用0.1M NaOH溶液除去微电极表面形成的PEDOT残留物。
- 使用玻璃移液器从98%硫酸（H 2 SO4）瓶中抽出27.2mL。非常缓慢地将其添加到1升容量瓶中，半装满去离子水。
- 用去离子水将烧瓶加满到线上，以制备1升0.5 M H2SO4 溶液。
注意：为了安全起见，在通风橱下准备H2SO4 溶液。在微电极的最终电化学清洗步骤中使用H2SO4 溶液。
2. 金微电极的预处理
- 在抛光过程中，使用氧化铝浆料在放置在玻璃抛光板（尺寸：3“ x 3”正方形）上的氧化铝抛光垫上抛光Au微电极（直径10μm，宽度3.5 mm x 7 cm长）30秒，并进行圆形和八形手摇运动。
- 用去离子水冲洗Au微电极，将其插入含有15mL无水乙醇（LR级）的玻璃瓶中，超声2分钟。
- 用乙醇和水冲洗Au微电极，并在去离子水中再次超声处理4分钟，以从电极表面除去多余的氧化铝。
- 最后，通过在0.5 M H 2 SO 4中循环0.5 M H2SO4 以50 mV / s扫描速率循环0.4至1.6 V电位（与Ag / AgCl相比）之间的20段来去除额外的杂质。确保每次在H2SO4中清洁电极时，由于在一致的阳极电位和阴极电位下形成和还原氧化金，因此有两个清晰的峰。
3. 循环伏安技术
- 使用合适的恒电位仪运行CV作为感兴趣的电化学技术。
- 打开恒电位仪和连接到它的计算机。确保系统已连接。
- 要测试计算机和仪器之间的通信，请启动软件并打开仪器。使用“设置”菜单下的“硬件测试”命令。如果出现“链接失败”错误，请检查连接和端口设置。
- 打开计算机上的恒电位仪软件，然后在 “设置”菜单中，选择“ 技术”。从打开的窗口中，选择 循环伏安法 （CV）。同样，返回“设置” 菜单，然后单击“ 参数 ”以输入 CV 运行的实验参数。
- 使用以下 CV 参数在裸 Au 微电极上的有机电解质中运行 PEDOT 电聚合：初始电位：-0.3 V，最终电位：-0.3 V，高电位：1.2 V，段数：8，扫描速率：100 mV/s，方向：正。
- 使用以下 CV 参数在裸 Au 微电极上的水/ACN 电解质中运行 PEDOT 电聚合：初始电位：-0.3 V，最终电位：-0.3 V，高电位：1.2 V，段数：20，扫描速率：100 mV/s，方向：正。
- 使用以下CV参数运行有机制成的PEDOT修饰的Au微电极的适应步骤：初始电位：-0.2 V，最终电位：-0.2 V，高电位：0.8 V，段数：20，扫描速率：100 mV / s，方向：正。
- 对于 UA 标准溶液和磷酸盐缓冲液 （pH 6.6） 与裸 Au 微电极使用以下 CV 参数：初始电位：0 V，最终电位：0 V，高电位：1 V，段数：2，扫描速率：100 mV/s，方向：正。
- 在有机制造的PEDOT修饰的Au微电极上，对UA标准溶液和磷酸盐缓冲液（pH 6.6）使用以下CV参数：初始电位：0 V，最终电位：0 V，高电位：0.6 V，段数：2，扫描速率：100 mV / s，方向：阳性。
- 在有机制备的PEDOT修饰的Au微电极上，对牛奶样品和磷酸盐缓冲液（pH 6.6）使用以下CV参数：初始电位：0 V，最终电位：0 V，高电位：0.8 V，段数：2，扫描速率：100 mV / s，方向：阳性。
- 在玻璃电化学池中制备三个电极设置，包括工作电极（Au微电极（直径10μm）），参比电极（例如，3M氯化钠（NaCl）中的银/氯化银（Ag / AgCl））和铂丝对电极。
- 将这些清洁和干燥的电极通过连接到支架上的电极支架的孔。然后，将支架放在电化学池上方，将电极插入目标溶液或样品中。
- 确保电极表面没有气泡。
- 如果有气泡，请取出电极，再次用去离子水冲洗，然后用纸巾拍干。将电极放回支架和溶液中。
- 如果参比电极周围有气泡，请轻轻敲击尖端。
- 如果对电极开始运行后周围有气泡，请清洁对电极。如果CV扫描变得嘈杂，请清洁电极表面并检查系统连接，电线和夹子。
- 确保参考电极、工作电极和对电极的所有三个导线连接均已正确连接，然后单击底部的“ 运行 ”开始实验。
- 在室温下运行所有实验。对于牛奶样品，在运行CV之前，让牛奶样品的温度达到环境温度。
4. 数据收集和分析
- 运行简历后，以所需格式（CSV或Bin）将数据保存在文件夹中，然后使用USB记忆棒收集它。使用适当的软件分析数据。将 CSV 文件转换为电子表格，以便于分析。
注意：如果数据以二进制文件的格式保存，请在 USB 记忆棒中收集数据之前将其转换为 文本逗号 格式。 - 为了分析牛奶样品的CV，从背景CV中减去牛奶的CV（即，在运行每个牛奶样品之前取的磷酸盐缓冲液的CV（pH 6.6））以产生由于牛奶曲线氧化而产生的曲线。
5. 表征PEDOT的技术
- 使用特定类型的高性能SEM来表征由不同电解质制成的PEDOT层。
注：这里使用了FEI Quanta 200 ESEM FEG;它配备了肖特基场发射枪（FEG），以获得更好的空间分辨率。该仪器提供不同的工作模式，如高真空，低真空和环境SEM模式，并配备了SiLi（锂漂移）超薄窗口EDS探测器。 - 在有机和水溶液中，PEDOT电聚合后，通过SEM检查裸露和PEDOT修饰的Au（PEDOT-Au）微电极的表面形貌。在通过SEM检查之前，立即在水溶液/ ACN和有机溶液中的裸Au微电极上进行PEDOT电聚合。
- 将新鲜制备的电极（一个裸露的Au微电极和两个PEDOT-Au微电极）水平放置在SEM载物台上，其头部以一定角度高于载物台。
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Representative Results
循环伏安法是一种在Au微电极表面上形成薄PEDOT层的简单技术，可在目标分析物的电化学检测过程中提高电极电导率和灵敏度。该协议演示了从有机溶液中电聚合0.1 M EDOT与从水电解质溶液中实现0.01 M EDOT相比的方法。在水溶液/ACN溶液中运行10个循环会导致PEDOT的适度增长，与在LiClO 4 / PC溶液中观察到的4个循环相当。图1显示了在水溶液/ ACN和有机溶液中电聚的EDOT之间的明显差异，随后的PEDOT层通过应用CV形成。很明显，在以100 mV /s扫描速率从-0.3至+ 1.2 V（与3 M NaCl中的Ag / AgCl相比）循环时，聚合物开始在两种电解质溶液中以0.9 V的氧化（图1A和图1C），在水溶液/ ACN溶液中在1 V处可见氧化峰。
经过仔细检查，4个循环后在有机溶液中形成的PEDOT层在1.2 V时显示出更高的电流值（~2.9 μA），而在水溶液中以该电位形成的PEDOT层的电流值（0.23 μA）为电流值（0.23 μA）。当CV运行期间电聚合循环次数增加时，在电极表面上逐渐形成新的PEDOT层以增加层的厚度。这可能是由于内部PEDOT中发生的氧化还原反应在0至0.7 V的电位范围之间（图1B和图1D）。图1B和图1D描绘了一个更窄的电位范围，以正确显示PEDOT生长。通过将图左侧的电流值除以未修改的Au微电极的几何表面积（78.5×10-8 cm2，r = 5×10-4 cm）来计算每个图表右侧的电流密度值。
进行SEM分析以确认在两种电解质溶液中通过电聚合形成PEDOT层的效率（图2A-F）。SEM拍摄的图像是在不同的放大倍率（4000x，30000x和60000x）下选择的。裸露和PEDOT-Au微电极的几何表面积可以使用这些图像建立。图2A证实了裸金微电极的直径约为10μm;因此，表面积计算为~78.5×10-8 cm2。在Au微电极表面经过4次循环后在有机溶液中形成的PEDOT纳米结构的直径约为40μm（图2C，D）。相比之下，电聚合10次循环后电极表面的PEDOT生长较低。它被视为电极圆周上的山地聚合物特征，中心有凹陷（图2E，F）。
与水性/ ACN体系相比，SEM图像为有机溶液中PEDOT生长的优势以及从微电极以花椰菜状形状延伸出的非常多孔的纳米结构提供了证据。这种在有机溶液中制备的PEDOT微电极用于传感应用，特别是用于标准溶液和牛奶样品中的UA检测。 图3 显示了在裸Au微电极和PEDOT传感器的标准溶液中用于检测UA的CV。用于UA检测的裸Au微电极的性能特点是由于UA向电极表面的径向扩散而在高于0.8 V的电位下获得稳态电流（图3A）。根据3次重复CV运行后UA浓度范围为62.5至1000μM的平均电流绘制了0.8 V时的平均电流绘制线性校准曲线（图3B）。
通过比较校准曲线方程的斜率，发现PEDOT微电极的灵敏度比裸微电极高100倍。有趣的是，使用有机溶液中制造的PEDOT传感器检测到的UA范围较低，从6.25到200μM，通过测量尖锐阳极峰尖端的电流值计算（图3C，D）。利用PEDOT电极的标定曲线数据测量了改良电极UA的检测限（LOD）和定量极限（LOQ）。使用方程（1）和（2）分别使用校准曲线方程（b）的斜率和截距的评估标准误差来测量LOD和LOQ值（95%置信水平）-7 μM和24 μM 14。
LOD= 3秒/b （1）
LOQ= 10秒/b （2）
有机制造的PEDOT修饰传感器的灵敏度是一个重要因素。这是通过将校准曲线斜率除以工作电极的几何表面积（397 μA μM-1 cm-2 ）来计算的。
在有机溶液中合成的PEDOT传感器的另一个应用是分析真实样品中的UA含量，例如，普通鲜奶和选定的调味牛奶样品（图4）。该技术的优点是无需任何预处理或稀释即可测量牛奶样品中的UA水平。将该PEDOT-Au微电极传感器的性能与在有机溶液15中用相同方法制备的PEDOT修饰的玻璃碳大电极（PEDOT-GC）进行了比较。使用PEDOT微电极在0.35 V（与Ag / AgCl相比）下普通牛奶中UA的阳极峰电流约为28.4 nA，使用 图3D 中的校准曲线方程（y = 0.3x + 2.6，R 2 = 0.993），相当于82.7μM 。使用PEDOT-GC15测定的普通牛奶中UA的该值约为83.4μM。在0.65 V下普通牛奶的CV扫描中的第二个大氧化峰（图4A）与可氧化化合物有关，包括半胱氨酸，色氨酸和酪氨酸15，16等电活性氨基酸。普通牛奶中该峰值的当前密度比使用先前报道的PEDOT-GC15获得的密度大200倍以上。这表明与PEDOT修饰的宏观电极相比，PEDOT层覆盖的微电极的响应更灵敏。
获得焦糖和白巧克力牛奶样品的CV扫描可以在图4A中看到。它显示了UA在0.36 V时的清晰峰值，以及在0.56 V时约42 nA的额外峰值电流，与0.66 V的峰值合并。0.56 V处的额外峰值可能与香草酸的存在有关，香草酸是调味牛奶的成分之一。比利时巧克力牛奶样品的 CV 显示了 0.26 V、0.36 V 和 0.66 V 时的一组新的阳极峰，以及 0.22 V 的阴极峰。巧克力轮廓类似于儿茶素氧化还原曲线以及巧克力或可可15中存在的其他多酚抗氧化剂。因此，儿茶素氧化峰和还原峰分别出现在0.26 V和0.22 V处。0.36 V峰值电流在儿茶素峰的尾部显示为尖锐峰值，是由于UA氧化。图4B显示了哥伦比亚浓缩咖啡牛奶样品的CV，其在PEDOT-Au处分别在0.35 V和0.23 V处表现出宽的阳极和阴极峰电流，这是由于咖啡中的主要酚类抗氧化剂，即绿原和咖啡酸。由于PEDOT微电极的几何表面积高于PEDOT宏观电极，因此这些牛奶样品中UA峰的当前密度在PEDOT-Au 15上约为150至500倍。
图1：PEDOT在金微电极上的电聚合。 通过在水溶液中（A，B）10 CV扫描（0.01 M EDOT在1 mL ACN + 9 mL去离子水+ 0.1 M LiClO4中）制备的PEDOT;和（C，D）在有机电解质溶液中使用4 CV扫描（1 mL 0.1 M LiClO4 / PC中的0.1 M EDOT）。 B 和 D 是 A 和 C 的扩展版本，可清晰地显示 PEDOT 电流。扫描速率 = 100 mV/s。此数字已从15 修改。简称：PEDOT=聚（3，4-乙二氧基噻吩）;CV = 循环伏安法;乙氧锭=3，4-乙二氧基噻吩;ACN = 乙腈;氯化锂4 =高氯酸锂;Ag = 银;AgCl = 氯化银。 请点击此处查看此图的大图。
图 2：扫描电镜图像。 （A 和 B）裸金微电极（Au）。在不同倍率下电聚合4个循环后的（C 和 D）有机溶液和10个循环电聚合后的（E 和 F）水溶液中制备的PEDOT修饰的金微电极。此数字已从15 修改。缩写：SEM=扫描电子显微镜;PEDOT = 聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）。 请点击此处查看此图的大图。
图3：磷酸盐缓冲液中不同浓度UA的循环伏安图，pH 6.6。 （A） 裸金微电极（背景减去）和 （C） PEDOT 修饰的金微电极（背景减去），在以 100 mV/s 的扫描速率将电极插入溶液后立即进行的测量。（B） 0.8 V 时极限电流与裸金微电极上的 UA 浓度的关系图。（D） PEDOT修饰的金微电极上的阳极峰电流（Ip.a/μA）与UA浓度的曲线图。（n=3）。此数字已从15 修改。缩写：UA =尿酸;PEDOT = 聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）。 请点击此处查看此图的大图。
图4：循环伏安图（背景减去）。 （A）普通牛奶，比利时巧克力牛奶，焦糖和白巧克力牛奶，以及（B）普通牛奶和哥伦比亚浓缩咖啡牛奶，PEDOT修饰的金微电极（直径10μm），100 mV / s。此数字已从15 修改。简称：PEDOT =聚（3，4-乙二氧基噻吩）。 请点击此处查看此图的大图。
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Discussion
CV方法可以快速简单地测量食品，葡萄酒和饮料，植物提取物甚至生物样品中的不同分析物。该技术产生各种各样的数据，包括氧化/还原峰值电位，目标分析物的峰值电流值（与浓度成正比），以及每次CV运行后的所有其他电流和电位值。虽然使用CV相对容易，但收集的数据有时需要从二进制文件转换为文本逗号格式，具体取决于所使用的恒电位仪系统。例如，在CH仪器的情况下，数据可以在每次运行后直接以文本逗号或CSV格式保存。这使得在将文本转换为列后，在电子表格中更轻松地进行数据分析。在相同的潜在范围内获得牛奶或UA标准样品的CV扫描后，将它们绘制在单个图表上以进行直接比较。为了显示出版物的数据，还可以在Origin或SigmaPlot中绘制图形，然后导出为TIF或所需的图形文件类型。
此方法的常见问题可能是 CV 跟踪中的伪影。这些可能是由于电气连接错误引起的，可能是由于连接夹（即将电线连接到每个电极的夹子）生锈或由于金微电极未正确清洁。使用砂纸去除夹子上的铁锈或更换它们，并在将其插入H2SO4 溶液后重新清洁微电极并重新运行CV循环可以解决问题。
清洁微电极是本实验中的重要步骤，否则会导致低电流信号或噪声。清洁微电极也非常重要，因为当微电极不是很干净时会形成气泡。当金氧化和还原峰的位置以及获得的峰高度一致且正确时，电极就准备好进行电聚合。当恒电位仪或电极连接出现故障时，CV扫描中会出现噪声，或者输出将显示为扩散点。在运行之前，重要的是要仔细检查所有电极连接是否正确连接，Ag / AgCl参比电极尖端附近没有气泡，以及电极是否接触电化学电池。更换夹子和连接线或用手指敲击参比电极尖端可能是一种有用的故障排除方法。
在形成PEDOT电极期间，作为所选的导电聚合物，有机电解质（PC中的LiClO4 ）和NaClO4 水溶液应在电聚合运行之前脱气。必须使用尚未过期或氧化或被其他分析级化学品污染的EDOT化学品。每次在电极表面上形成的新鲜PEDOT层在电流生长方面是不同的。如果该过程保持恒定并且电极被充分清洁，则电聚合的CV循环每次都会以相同的电流值增长，从而确认了该方法的准确性和一致性。还值得注意的是，有机溶液中使用的EDOT单体的量比水溶液中的EDOT单体高10倍。虽然这似乎不具有可比性，但被认为是优选的，因为我们的初步实验表明，由于在水电解质溶液中的溶解度较低，0.1 M EDOT水溶液没有形成稳定的PEDOT层。相反，与0.1 M EDOT水溶液相比，在有机溶液中使用0.01 M EDOT形成的PEDOT层在电极表面上没有充分的生长。因此，本研究选择了用于有机和水性电聚合的EDOT量。
当使用裸电极时，CV方法的局限性之一是当存在干扰剂时难以分离峰。然而，当使用PEDOT修饰电极表面时，这个问题得到了解决。例如，当UA是牛奶中要检测的靶分析物时，由于PEDOT的氧化还原介导作用，它与干扰剂抗坏血酸分开鉴定，导致抗坏血酸的峰更早且分离良好。同时，即使使用PEDOT电极，在分析风味牛奶时，将UA峰与具有紧密氧化电位的其他成分正确分离也可能具有挑战性，从而导致峰的合并。
总而言之，尽管可能需要间歇性地进行故障排除，但在电极表面上使用CV和PEDOT纳米层对于检测标准溶液和复杂基质溶液（如牛奶样品）中的UA等靶标分析物是有利的，而无需任何预处理。与高效液相色谱技术相比，这种CV方法速度快，不需要耗时的预处理步骤即可从牛奶样品中去除脂肪或蛋白质。此外，PEDOT使微电极具有高选择性和灵敏度，为UA分析提供尖锐的峰。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
感谢新西兰商业、创新和就业部（MBIE）在“高性能传感器”计划中提供的资金。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acetonitrile | Baker Analyzed HPLC Ultra Gradient Solvent | 75-05-8 | HPLC grade |
| Alumina polishing pad | BASi, USA | MF-1040 | tan/velvet color |
| Belgian chocolate milk | Puhoi Valley dairy company, Auckland, NZ | _ | Buy from local supermarket |
| Caramel/white chocolate milk | Puhoi Valley dairy company, Auckland, NZ | _ | Buy from local supermarket |
| CH instrument | CH instruments, Inc. USA | _ | Model CHI660E |
| Counter electrode | BASi, USA | MW-1032 | 7.5 cm long platinum wire (0.5 mm diameter) auxiliary/counter electrode, 99.95% purity |
| Disodium hydrogen phosphate (Na2HPO4, 2H2O) | Scharlau Chemie SA, Barcelona, Spain | 10028-24-7 | Weigh 17.8 g |
| DURAN bottle | University of Auckland | _ | The glasswares were made locally at the University of Auckland |
| Electrochemical cell | BASi, USA | MF-1208 | 5-15 mL volume, glass |
| Electrode Polishing Alumina Suspension | BASi, USA | CF-1050 | 7 mL of 0.05 µm particle size alumina polish |
| Espresso milk | Puhoi Valley dairy company, Auckland, NZ | _ | Buy from local supermarket |
| 3,4-Ethylenedioxythiophene (EDOT), 97% | Sigma-Aldrich | 126213-50-1 | Take 10.68 μL from bottle |
| FEI ESEM Quanta 200 FEG | USA | _ | SEM equipped with a Schottky field emission gun (FEG) for optimal spatial resolution. The instrument can be used in high vacuum mode (HV), low-vacuum mode (LV) and the so called ESEM (Environmental SEM) mode. |
| Gold microelectrode | BASi, USA | MF-2006 | Working electrode (10 μm diameter) |
| Lithium perchlorate, ACS reagent, ≥95% | Sigma-Aldrich | 7791-03-9 | Make 0.1 M solution |
| Micropipettes | Eppendorf | _ | 10-100 μL and 100-1000 volumes |
| MilliQ water | Thermo Scientific, USA | _ | 18.2 MΩ/cm at 25°C, Barnstead Nanopure Diamond Water Purification System |
| Propylene carbonate, Anhydrous, 99.7% | Sigma-Aldrich | 108-32-7 | Take 20 mL from bottle |
| Reference electrode | BASi, USA | MF-2052 | Silver/silver chloride (Ag/AgCl) electrode to be kept in 3 M sodium chloride |
| Replacement glass polishing plate | BASi, USA | MF-2128 | Glass plate as a stand to attach the polishing pad on it |
| Sodium dihydrogen phosphate (NaH2PO4, 1H2O) | Sigma-Aldrich | 10049-21-5 | Weigh 13.8 g |
| Sodium hydroxide pearls, AR | ECP-Analytical Reagent | 1310-73-2 | Make 0.1 M solution |
| Sodium perchlorate, ACS reagent, ≥98% | Sigma-Aldrich | 7601-89-0 | Make 0.1 M solution |
| Sulfuric acid (98%) | Merck | 7664-93-9 | Make 0.5 M solution |
| Uric acid | Sigma-Aldrich | 69-93-2 | Make 1 mM solution |
| Whole milk | Anchor dairy company, Auckland, NZ | Blue cap milk, buy from local supermarket |
References
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