CN103163197B - 一种加工电化学微电极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加工电化学微电极的方法：1）将电极材料注入加样笔的笔杆中，所述加样笔还包括笔头，笔头的前端开设有样品流出孔，样品流出孔内设置有可以转动的球珠，笔头的后端与笔杆相连通，注入电极材料后，用密封油将电极材料密封在笔杆中；2）用加样笔将电极材料书写在基底上；3）对基底上的电极材料进行烘烤，得制备于基底上的微电极，本发明利用加样笔在基底上书写微量电极材料，电极材料经过烘烤得到微电极，具有成本低廉、结构简单、操作简易、使用灵活、可控等特点，并且适于曲面上的微电极加工。

Description

一种加工电化学微电极的方法

技术领域

本发明属于电化学技术应用领域，具体涉及一种用于制备电化学微电极的方法。

背景技术

电化学检测是基于化学反应产生电流进行高灵敏定量检测物质的一种方法，该方法在实际应用于基础研究中将具有重大意义。电极是电化学检测中的重要元件，现在仪器设备的小型化趋势提出了对于微电极加工的需求。目前，用于加工微电极的技术主要包括印刷法和打印法，打印法需要特殊的设备，而印刷法制备微电极往往需要微加工技术来制作模板，极大的增加了制作成本和对其他技术的依赖。除成本高昂和使用过程复杂外，这些技术均不能在曲面上制备电极，很多情况不能满足实际使用的需求，如皮肤表面生理电极的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、方便、灵活、低成本的加工电化学微电极的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1）将电极材料注入加样笔的笔杆中，所述加样笔还包括笔头，笔头的前端开设有样品流出孔，样品流出孔内设置有可以转动的球珠，笔头的后端与笔杆相连通，注入电极材料后，用密封油将电极材料密封在笔杆中；

2）用加样笔将电极材料书写在基底上；

3）对基底上的电极材料进行烘烤，得制备于基底上的微电极。

所述加样笔还包括用于连接笔头与笔杆的连接装置。

所述书写是指将笔头前端接触基底，然后驱动笔头在基底上移动，使笔头前端的球珠转动，带动笔杆内的电极材料流出，流出的电极材料涂敷于基底上。

所述球珠的直径为100nm-1cm。

所述加样笔的加样量范围为10-1000nL/cm。

所述电极材料为碳浆或银浆。

所述基底为玻璃板、塑料板或纸。

本发明利用加样笔在基底上书写微量电极材料，电极材料经过烘烤得到微电极，具有成本低廉、操作简易、使用灵活、可控等特点，并且适于曲面上的微电极加工。

附图说明

图1为本发明所述加样笔的结构示意图；图1中：1笔头，2笔杆，3球珠，4连接装置，5电极材料，6密封油；

图2为本发明在纸上加工制备的三电极印刷电极实物图；

图3为三电极印刷电极的循环伏安特性曲线；

图4为三电极印刷电极扫速与电流峰值的关系图；

图5为本发明所述加样笔加样量随书写速度的变化；

图6为本发明所述加样笔加样量随前端球珠大小的变化；

图7为本发明所述加样笔加样量随笔杆内填充物（电极材料）高度的变化。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述加工电化学微电极的方法，包括以下步骤：1）将电极材料注入加样笔的笔杆2中，所述电极材料为碳浆或银浆，所述加样笔还包括笔头1，笔头1的前端开设有样品流出孔，样品流出孔内设置有可以转动的球珠3，笔头1的后端与笔杆2相连通，注入电极材料后，用密封油6（矿物油）将电极材料密封在笔杆2中；所述加样笔还包括用于连接笔头1与笔杆2的连接装置4，参见图1；2）用加样笔将电极材料书写在基底上，所述书写是指将笔头1前端接触基底，然后驱动笔头1在基底上移动，使笔头1前端的球珠3转动，带动笔杆2内的电极材料流出，流出的电极材料涂敷于基底上，可以实现微量加样；所述基底为玻璃板、塑料板或纸；3）对基底上的电极材料进行烘烤，得制备于基底上的微电极。

所述球珠3的直径为100nm-1cm。所述加样笔的加样量范围为10-1000nL/cm。通过调整书写速度（图5）、球珠直径（图6）、基底材料或笔杆内电极材料高度（图7）改变加样笔的加样量，书写速度是指笔头前端在基底上移动的速度，书写速度可以通过驱动机构进行控制，同时，可以在笔杆后端连接电极材料补充机构，使笔杆内电极材料保持稳定的高度。

实施例

生物加样笔的结构如图1所示，由6部分组成，笔头1主要提供球珠3的支持点，笔杆2用于储存电极材料，球珠3在基底上摩擦转动时提供足够的剪切力，带动电极材料5流出，连接装置4用于连接笔杆2和笔头1，密封油6防止样品（电极材料）挥发。当生物加样笔在基底上书写时（类似于圆珠笔或中性笔的书写过程），笔头1前端的球珠3转动，带动电极材料5流出。

利用生物加样笔制备微电极，包括以下步骤：

步骤1：将适量电极材料（10μL-2mL）注入笔杆中，电极材料由需求决定，其后用矿物油密封，防止蒸发。

步骤2：持此生物加样笔在基底上书写，使笔头前端接触基底(玻璃板、塑料板，纸等)，然后驱动笔头在基底上移动，使笔头前端的球珠转动，带动电极材料流出，流出的电极材料涂敷于基底上，电极材料可灵活书写成点状、线状等形状。

步骤3：将载有点状、线状电极材料的基底放入烘箱中烘烤，烘烤时间及温度随电极材料种类而变化，目的是使电极材料成型固定，形成微电极。一般为30～100℃，1～5h。

例1利用生物加样笔在纸上制备三电极印刷电极

步骤1：将1mL碳浆（埃奇森）和银浆（埃奇森）分别注入两支生物加样笔的笔杆中，其后分别用矿物油密封，防止蒸发。

步骤2：分别持两支生物加样笔在纸上书写。

步骤3：将所述纸放入烘箱中于80℃烘烤30分钟得制备于纸上的三电极印刷电极（图2），图2中深色对应碳电极，浅色对应银电极。

步骤4：采用循环伏安法在甲醇二茂铁溶液（1mM）中测量电极性能（图3）。曲线对称性好，表明该电极工作正常，性能良好。从图3中提取不同扫速下的电流峰值，发现电流峰值与扫速的开方成线性关系（图4），表明该电极性能良好。

例2利用生物加样笔在曲面制备碳电极

步骤1：将1mL碳浆注入笔杆中，其后用矿物油密封，防止蒸发。

步骤2：持生物加样笔在弯成曲面的纸上书写。

步骤3：将所述纸放入烘箱中于80℃烘烤30分钟得制备于曲面上的碳电极。

步骤4：用万用表测量碳电极的电阻为6000欧姆，表明电极导通，证明了该方法在曲面上制备电极的可行性。

Claims (5)

1.一种加工电化学微电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将电极材料注入加样笔的笔杆(2)中，所述加样笔还包括笔头(1)，笔头(1)的前端开设有样品流出孔，样品流出孔内设置有可以转动的球珠(3)，笔头(1)的后端与笔杆(2)相连通，注入电极材料后，用密封油(6)将电极材料密封在笔杆(2)中；所述电极材料为碳浆或银浆；

2)在笔杆后端连接电极材料补充机构，使笔杆内电极材料保持稳定的高度，用加样笔将电极材料书写在基底上；

3)对基底上的电极材料进行烘烤，得制备于基底上的微电极；

所述球珠(2)的直径为100nm-1cm；

书写速度通过驱动机构进行控制为2cm/s或4cm/s。

2.根据权利要求1所述一种加工电化学微电极的方法，其特征在于：所述加样笔还包括用于连接笔头(1)与笔杆(2)的连接装置(4)。

3.根据权利要求1所述一种加工电化学微电极的方法，其特征在于：所述书写是指将笔头(1)前端接触基底，然后驱动笔头(1)在基底上移动，使笔头(1)前端的球珠(3)转动，带动笔杆(2)内的电极材料流出，流出的电极材料涂敷于基底上。

4.根据权利要求1所述一种加工电化学微电极的方法，其特征在于：所述加样笔的加样量范围为10-1000nL/cm。

5.根据权利要求1所述一种加工电化学微电极的方法，其特征在于：所述基底为玻璃板、塑料板或纸。