CN109298042A - 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法 - Google Patents

一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109298042A
CN109298042A CN201811239297.1A CN201811239297A CN109298042A CN 109298042 A CN109298042 A CN 109298042A CN 201811239297 A CN201811239297 A CN 201811239297A CN 109298042 A CN109298042 A CN 109298042A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
pdms
silver nanowires
copper ion
nanogold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811239297.1A
Other languages
English (en)
Inventor
孙晶
孟维琛
刘洋
郎明非
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University
Original Assignee
Dalian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University filed Critical Dalian University
Priority to CN201811239297.1A priority Critical patent/CN109298042A/zh
Publication of CN109298042A publication Critical patent/CN109298042A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法。以AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，对电极为铂丝电极，组成三电极系统，将该三电极系统置于铜离子待测液和支持电解质中，记录浓度范围为0.005～0.1mg/L铜离子的方波溶出伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。本发明目的在于提供一种对铜离子具有较高的选择性，较高的灵敏度，且比较容易操作的电化学分析法。

Description

一种应用基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜 离子的方法
技术领域
本发明涉及电化学传感器领域，具体涉及一种基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极(AuNPs/AgNWs/PDMS电极)在铜离子测定中的应用。
背景技术
铜被广泛看作人类及动物体内电子转移酶的重要微量元素，然而，如果人类长期暴露在含有过量铜的环境中就会引起严重的健康问题，甚至引发疾病。因此，水体环境及生物样本中Cu2+的检测以及含量的测定对环境保护和人类健康具有重要意义。目前，铜的测定方法主要有原子光谱法、电化学分析法和电感耦合等离子质谱法等。原子光谱法虽灵敏度高，但是样品前处理和检测过程较复杂，难以实现现场或在线检测，仪器设备的安装环境和使用维护要求较高。电化学检测方法因其具有设备小型化，操作简单，检测速度快等特点，正在成为人们的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对铜离子具有较高的选择性，较高的灵敏度，且比较容易操作的电化学分析法。本发明以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基底，用聚乙烯醇与丙三醇混合溶液在柔性基底上修饰亲水表层，并利用银纳米线乙醇溶液作为导电层,并在该导电层利用电化学沉积法沉积纳米金颗粒，制备出纳米金柔性电极。在此基础上为铜离子的测定提供一种新的分析方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
以AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，对电极为铂丝电极，组成三电极系统，将该三电极系统置于铜离子待测液和支持电解质中，记录浓度范围为0.005～0.1mg/L铜离子的方波溶出伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。
进一步地，所述支持电解质含0.1mol/L酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液，Bi3+浓度为0.5mg/L，pH＝4.8。
进一步地，所述的基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极包括：采用PDMS为基底，银纳米线为导电层，纳米金颗粒为电化学沉积层，所述纳米金颗粒沉积在银纳米线上。
本发明利用PDMS良好的柔韧性并结合银纳米线良好的导电性，制得一种对铜离子具有高灵敏度的电极，且该电化学分析方法操作简单、检测时间短、准确度和灵敏度高，可广泛应用于实际样品测定。
附图说明
图1为基于PDMS的银纳米线/纳米金复合电极表面形貌图。
图2为铜离子待测液与空白溶液的方波溶出伏安曲线。
图3为不同浓度铜离子溶液的方波溶出伏安曲线。
图4为AuNPs/AgNWs/PDMS电极与AgNWs/PDMS电极的阻抗谱图。
图5为不同浓度铜离子的标准曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述实验试剂和材料，均可从商业途径获得。
下述实施例AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极的制备方法为：
采用光刻技术制作PDMS基片。在洁净的硅片表面旋涂光刻胶，遮蔽含有电极图形的掩膜版，最后进行曝光及显影，得到硅片模板。将硅片模板置于一次性培养皿中，浇注质量比为10:1的PDMS混合溶液；再放入真空干燥器中负压抽净PDMS混合溶液中的气泡，用时2h；取出后放入80℃的恒温烘箱中加热固化1h，并切分成12个电极基片；将做好的电极基片用胶带(购自美国3M公司)处理清除表面附着的灰尘，然后放入紫外臭氧清洗机中清洗2min，得到带有固定形状凹槽的PDMS基片。
PDMS基片表面亲水层修饰。具体步骤如下：(1)配制质量百分数为4％PVA与7％PVP的混合水溶液；(2)将制备好的PDMS基片浸泡于PVA和PVP混合溶液中20min，再放入60℃的真空烘箱中干燥2h；(3)重复步骤(2)一次；(4)将PDMS基片放入100℃的真空烘箱中热固定20min；(5)重复步骤(2)、(4)一次，得到表面亲水层修饰的PDMS基片。
电极制备。将无水乙醇与水按9:1的体积比混合作为溶剂，配制浓度为5mg/mL的银纳米线溶液，将银纳米线溶液均匀地铺展在PDMS基片表面的凹槽内，于室温下放置干燥一天以上，即制备出AgNWs/PDMS可塑电极，然后，以AgNWs/PDMS为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极，浸入1mg/ml KAuCl4和0.5mol/L H2SO4的混合电解液中，于-0.2V电位条件下，利用电化学工作站在其表面进行纳米金颗粒的沉积得到AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极，室温下放置干燥一天。
附图1为基于PDMS的银纳米线/纳米金复合电极表面形貌图。新型电极性能的好坏取决于银纳米线在柔性基底表面分布和搭接的均匀程度，纳米金颗粒大小和分布的均匀程度。如图1所示，银纳米线在柔性电极表面分布均匀，搭接紧密；纳米金颗粒大小和分布均匀。说明该新型电极性能良好。
实施例1铜离子溶液与空白溶液方波溶出伏安曲线对比
首先，将三电极体系置于0.1mol/L酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液(pH 4.8)中，然后，设置富集时间为600s，富集电位为0.6V，静止时间30s，记录-0.3～0.3V电压范围内的溶液的方波溶出伏安曲线，然后将三电极体系放入0.1mg/L的Cu2+待测溶液中，在相同的实验条件下，记录Cu2+的方波溶出曲线。空白溶液的方波溶出伏安曲线没有出峰，Cu2+待测溶液的方波溶出伏安曲线在-0.065V处有一明显的峰，说明AuNPs/AgNWs/PDMS电极可以检测出Cu2 +。如附图2所示。
实施例2为不同浓度Cu2+溶液的方波溶出伏安曲线
首先，将三电极体系置于0.1mol/L酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液(pH 4.8)中，然后，设置富集时间为500s，富集电位为-1V，静止时间30s，记录-0.7～-0.2V电压范围内的不同浓度Cu2+溶液方波溶出伏安曲线，Cu2+的溶出峰电流随着Cu2+浓度的增加而逐渐增大，表明AuNPs/AgNWs/PDMS电极对Cu2+具有明显的电催化作用，Cu2+的氧化还原反应受扩散控制。在0.005mg/L～0.1mg/L的范围内两者之间存在着良好的线性关系，Cu2+峰电流与浓度的线性回归方程为：I＝115.5788+780.8226x，相关系数为0.98944。如附图3，附图5所示。
实施例3为AuNPs/AgNWs/PDMS电极与AgNWs/PDMS电极的阻抗对比
分别采用AuNPs/AgNWs/PDMS电极与AgNWs/PDMS电极测试0.1mg/L Cu2+标准溶液时的交流阻抗图谱。交流阻抗是衡量电极的电化学行为和性能的指标，阻抗值越小，电路的电性能越好。阻抗图中低频区的曲线倾斜角度代表溶液中扩散过程产生的阻抗，曲线越向上倾斜(趋近于90°)，溶液的扩散效果越好；高频区对应的半圆代表动力学控制过程，即电子在电路的传递过程中所产生的阻抗，半圆的半径越小，表示这部分的阻抗越小，越有利于电子传递。在低频区，AuNPs/AgNWs/PDMS电极扩散线相较于AgNWs/PDMS电极更陡，说明此体系中的扩散阻抗更小；在高频区，AuNPs/AgNWs/PDMS电极的半圆曲线直径(大小相当于电子传递阻抗)稍小于AgNWs/PDMS电极的半圆直径，说明AuNPs/AgNWs/PDMS电极的阻抗小于AgNWs/PDMS电极，电子在AuNPs/AgNWs/PDMS电极表面有更快的传递速度，这主要是由于其具有优良纳米尺寸效应和表面效应。如附图4所示。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应用基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法，其特征在于，以AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，对电极为铂丝电极，组成三电极系统，将该三电极系统置于铜离子待测液和支持电解质中，记录浓度范围为0.005～0.1mg/L铜离子的方波溶出伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。
2.如权利要求1所述的一种应用基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法，其特征在于，所述支持电解质含0.1mol/L酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液，Bi3+浓度为0.5mg/L，pH＝4.8。
3.如权利要求1所述的一种应用基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法，其特征在于，所述的基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极包括：采用PDMS为基底，银纳米线为导电层，纳米金颗粒为电化学沉积层，所述纳米金颗粒沉积在银纳米线上。
CN201811239297.1A 2018-10-23 2018-10-23 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法 Pending CN109298042A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811239297.1A CN109298042A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811239297.1A CN109298042A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109298042A true CN109298042A (zh) 2019-02-01

Family

ID=65158554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811239297.1A Pending CN109298042A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109298042A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030212A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 大连大学 一种快速分析检测葡萄糖的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101966594A (zh) * 2010-10-18 2011-02-09 上海市七宝中学 电沉积金纳米粒子及其制备方法、应用
US20160338639A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 North Carolina State University Personal hydration monitor
CN106198659A (zh) * 2016-07-15 2016-12-07 大连大学 一种在微流控孔道中沉积纳米金的方法
US20170133527A1 (en) * 2014-07-15 2017-05-11 Centre National De La Recherche Scientifique Method for the preparation of a transparent and conductive auto-supported silver nanowire film and applications thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101966594A (zh) * 2010-10-18 2011-02-09 上海市七宝中学 电沉积金纳米粒子及其制备方法、应用
US20170133527A1 (en) * 2014-07-15 2017-05-11 Centre National De La Recherche Scientifique Method for the preparation of a transparent and conductive auto-supported silver nanowire film and applications thereof
US20160338639A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 North Carolina State University Personal hydration monitor
CN106198659A (zh) * 2016-07-15 2016-12-07 大连大学 一种在微流控孔道中沉积纳米金的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAO CHEN 等: "Gold nanoparticles decorated silver-nanowire films for transparent electrode with excellent thermal stability", 《MATERIALS LETTERS》 *
杨海波 等: "银纳米线柔性电极的制备及电化学方法测定水中微量铜离子", 《分析化学》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030212A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 大连大学 一种快速分析检测葡萄糖的方法
CN113030212B (zh) * 2019-12-24 2022-11-04 大连大学 一种快速分析检测葡萄糖的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109298053A (zh) 一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极测定葡萄糖的方法
CN107843633B (zh) 一种可用于铜离子测定的柔性电极及其测定方法
CN100523799C (zh) 聚电解质/本征导电聚合物复合湿敏元件及其制作方法
CN109668948B (zh) 一种碳基及金属基电极阵列的低成本高精度制备方法
CN102495119A (zh) 一种多参数水质监测集成微阵列电极及制备方法
CN101881749B (zh) 一种全固态溶解氧传感器及其制备方法
CN101344501B (zh) 一种丝网印刷电极、制备工艺及其应用
CN103901089A (zh) 检测神经细胞电生理信号的传感器及制作方法和检测方法
CN102735732A (zh) 纳米氧化亚铜无酶过氧化氢传感器电极的制备及应用
CN106950267A (zh) 一种柔性电极制备方法及柔性电极
CN107991372B (zh) 一种用于铅离子检测的方法
CN108152348A (zh) 一种可重复性使用基于PDMS的微型软体Ag/AgCl电极的制备方法及应用
CN115753910A (zh) 一种有长期稳定性的氧化铝薄膜湿敏传感器及其制备方法
CN109298041A (zh) 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测过氧化氢的方法
CN108717074A (zh) 一种纳米银线/氮掺杂多壁碳纳米管复合电极制备及应用该电极测定葡萄糖的方法
CN107957440A (zh) 平面型氨选择性感测电极及其制法
Liu et al. Simultaneous determination of vitamins B 2, B 6 and C using silver-doped poly (L-arginine)-modified glassy carbon electrode
CN109298042A (zh) 一种应用基于pdms的柔性银纳米线/纳米金复合电极检测铜离子的方法
CN109298045A (zh) 一种基于pdms的银纳米线/纳米金复合电极及其制备方法
CN110095507A (zh) 基于聚酰亚胺涂覆半导体纳米线基片的电子传感器
CN107543855A (zh) 一种基于树枝状纳米银结构的柔性葡萄糖电化学传感器
CN113030209A (zh) 一种快速可控制备柔性石墨烯电极的方法及应用
CN112345610A (zh) 一种纳米金修饰的多通道ito阵列电极芯片及其在电化学免疫传感器中的应用
CN115963161A (zh) 波浪状传感界面的碳纳米管场效应晶体管生物传感器、制备方法及应用
CN109298039A (zh) 一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极检测邻苯二酚的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190201