CN101482534A - 在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池，包括表面具有导电层的导电玻璃，其特征在于：所述导电玻璃的导电层用酸腐蚀为相互绝缘的三部分，分别作为工作电极、辅助电极和参比电极，组成全ITO三电极系统；其中ITO工作电极与加热电路相连以实现该工作电极的升温；在ITO三电极系统上方覆盖有绝缘薄层，所述绝缘薄层上开设有三电极接线口和检测池开口，所述绝缘薄层下侧与检测池边缘部之间还设有用于堵住检测池边缘部的密封凸块。该装置不仅集成化程度高，体积小，而且其制造工艺简单，成本低，可重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池。
技术背景
电化学检测池是用来检测和研究物质的电化学活性的装置，一般由工作电极、辅助电极和参比电极所构成的三电极系统和适当量电解质溶液组成。传统的电化学发光检测池的三电极系统尺寸大、集成度差，所需的电解质溶液的体积大，不仅浪费分析试剂、增加实验成本，而且加重实验后的废弃液对环境的污染程度。目前国内外电化学研究人员对三电极系统的集成作了各种尝试，主要是发展以碳、金材料为主的印刷电极，在一定程度上实现了三电极系统的集成化，但至今为止印刷电极制作工艺相对比较复杂、重现性差，制作过程用到银、金等贵金属，因些成本相对还比较高，这些使得印刷电极的推广受到限制。另外印刷电极基本上都作成抛弃型，即做完实验后就丢弃，但由于印刷电极的基质材料多为难除解的塑料，大量的丢弃必将产生严峻的环境问题。因此研制一种三电极系统集成度高、成积小、制作方便、成本低、且可重复利用的电化学检测池对推进电化学科学研究和减少电化学过程对环境的污染方面具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池及其制造方法，该装置不仅集成化程度高，体积小，而且其制造工艺简单，成本低，可重复使用。
本发明的技术方案是这样实现的：它包括表面具有导电层的导电玻璃，其特征在于：所述导电玻璃的导电层用酸腐蚀为相互绝缘的三部分，分别作为工作电极、辅助电极和参比电极，组成全ITO三电极系统；其中ITO工作电极与加热电路相连以实现该工作电极的升温；在ITO三电极系统上方覆盖有绝缘薄层，所述绝缘薄层上开设有三电极接线口和检测池开口，所述绝缘薄层下侧与检测池边缘部之间还设有用于堵住检测池边缘部的密封凸块。
本发明的制造方法是这样的：首先，取一片切割好的导电玻璃片，依次在丙酮、乙醇和水中各超声洗涤10分钟，以得干净的导电层，干燥后，在导电层上覆盖一层耐腐蚀胶带，除去一定宽度的T字形部分，放入1mol/L的硝酸溶液中浸泡一小时，即可将导电层腐蚀为三部分，作工作电极、辅助电极和参比电极，将玻璃片从酸溶液中取出，用二次水洗净，干燥，撕去所有胶带，用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭导电层，以除去可能残留的粘性物质，用二次水洗净，干燥，用环氧树酯作粘接剂，贴上一张绝缘薄层用于构建电解池，并留出适当位置用于接工作电极、参比电极、加热回路。
本发明具有以下显著优点：(1)成本低：ITO导电玻璃技术很成熟、商品化程度高、用于制作电化学微量检测池用料很小(只要几个平方厘米)，因此成本低；(2)工艺简单、重现性好：只要用适当酸溶液进行腐蚀就可加工得到所希望形状的电极，工艺十分简单且重现性好；(3)电化学池的体积小：当电解池的尺寸为19mm(长)×3mm(宽)×200μm(高)时，池体积小于12μl，这样的体积只有常规电解池的千分之一，大大减小试剂的使用量，节约测试成本并显著减少废弃试剂对环境的污染；(4)电解池灵敏度高且可重复使用：用加热回路对工作电极进行加热，不仅可以消除分析物在电极表面的吸附现象，检测重现性好，使三电极系统可以重复使用，不出现因抛弃而产生环境问题，而且电极温度升高可加快电极反应的速率，从而获得很灵敏的电解电流。
附图说明
图1为未加工的铟锡氧化物导电玻璃的构造示视图。
图2为铟锡氧化物导电层被腐蚀成三个部分的导电玻璃的构造示视图。
图3为加热式电化学微量检测池的构造示视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步的阐述。
如图所示，本发明的在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池包括表面具有导电层的导电玻璃，该导电玻璃包括玻璃基质2和导电层1，其特征在于：所述导电玻璃的导电层用酸腐蚀为相互绝缘的三部分，分别作为工作电极6、辅助电极4和参比电极3，组成全ITO三电极系统；其中ITO工作电极与加热电路8相连以实现该工作电极的升温；在ITO三电极系统上方覆盖有绝缘薄层7，所述绝缘薄层上开设有三电极接线口9和检测池开口，所述绝缘薄层下侧与检测池5边缘部之间还设有用于堵住检测池边缘部的密封凸块10。
上述的导电玻璃为铟锡氧化物导电玻璃。
上述的绝缘薄层为聚四氟乙烯(Teflon)-环氧树酯绝缘薄层。
本发明的在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池是这样制造的：取一片切割好的2.5cm×2.5cm ITO导电玻璃片(如图1所示)，依次在丙酮、乙醇和水中各超声洗涤10分钟，以得干净的导电层。干燥后，在导电层上覆盖一层面积为2.5cm×2.5cm Teflon胶带，除去宽度为1mm的T字形部分，放入1mol/L的硝酸溶液中浸泡一小时，即可将导电层腐蚀为三部分，作工作电极(WE)、辅助电极(CE)和参比电极(RE)，面积分别为25mm×12mm，12mm×12mm，12mm×12mm(如图2所示)。将玻璃片从酸溶液中取出，用二次水洗净，干燥，撕去所有胶带，用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭导电层，以除去可能残留的粘性物质，用二次水洗净，干燥。用环氧树酯作粘接剂，贴上一张有一定形状、厚度为200μm的Teflon薄膜用于构建电解池，使工作电极、参比电极和对电极与电解池溶液接触的面积分别为19mm×1mm、9mm×1mm、9mm×1mm，并在该Teflon薄膜上留出适当位置用于接工作电极(WE)、参比电极(RE)、对电极(CE)和加热回路(AC)(如图3所示)。
本发明设计合理，构造简单，具有广阔的发展前景和较大的推广意义。
Claims (4)
1、一种在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池，包括表面具有导电层的导电玻璃，其特征在于：所述导电玻璃的导电层用酸腐蚀为相互绝缘的三部分，分别作为工作电极、辅助电极和参比电极，组成全ITO三电极系统；其中ITO工作电极与加热电路相连以实现该工作电极的升温；在ITO三电极系统上方覆盖有绝缘薄层，所述绝缘薄层上开设有三电极接线口和检测池开口，所述绝缘薄层下侧与检测池边缘部之间还设有用于堵住检测池边缘部的密封凸块。
2、根据权利要求1所述的在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池，其特征在于：所述导电玻璃为铟锡氧化物导电玻璃。
3、根据权利要求1或2所述的在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池，其特征在于：所述绝缘薄层为聚四氟乙烯(Teflon)-环氧树酯绝缘薄层。
4、一种如权利要求1所述的在导电玻璃上集成的加热式电化学微量检测池的制造方法，其特征在于：首先，取一片切割好的导电玻璃片，依次在丙酮、乙醇和水中各超声洗涤10分钟，以得干净的导电层，干燥后，在导电层上覆盖一层耐腐蚀胶带，除去一定宽度的T字形部分，放入1mol/L的硝酸溶液中浸泡一小时，即可将导电层腐蚀为三部分，作工作电极、辅助电极和参比电极，将玻璃片从酸溶液中取出，用二次水洗净，干燥，撕去所有胶带，用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭导电层，以除去可能残留的粘性物质，用二次水洗净，干燥，用环氧树酯作粘接剂，贴上一张绝缘薄层用于构建电解池，并留出适当位置用于接工作电极、参比电极、加热回路。
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