CN112795963A - 一种简易快速制备超微电极阵列的方法 - Google Patents

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Abstract

一种简易快速制备超微电极阵列的方法，它涉及一种超微电极阵列的制备方法。本发明的目的是要解决现有制备超微电极阵列工艺复杂，成本高昂，制备费时的问题。方法：一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀有金属的玻璃片上；二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，得到组装好的金属片；三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底；四、在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，在组装好的金属片上得到超微电极阵列。本发明方便快速，工艺简单，成本低廉，环保高效，同时可制备各种金属纳米结构。本发明可获得一种超微电极阵列。

Description

一种简易快速制备超微电极阵列的方法
技术领域
本发明涉及一种超微电极阵列的制备方法。
背景技术
超微电极作为现代电化学的重要分支，具有许多新的特性，为人们对物质的微观结构和电化学反应机理的探索提供了一种有力手段。和传统的宏观电极相比，它的尺寸要小得多，直径可达微米级甚至纳米级。小的尺寸使之表现出不同于常规电极的独特优势：提高了径向扩散的物质传输速率；降低了充电电流；提高了信噪比。而作为一种有序的纳米结构，超微电极阵列在保持超微电极优势的同时，克服了超微电极因电流强度太小而对电化学分析仪器有更高要求的缺点，可在普通的电化学分析仪器上进行，因此吸引了众多科研人员的兴趣而成为研究热点。除上面提到所保持的微观电极的优点之外，超微电极阵列尤其适于对超快速电化学反应的动力学研究以及由于提高灵敏度和减小欧姆降而可作为电化学传感器。另外，极小的几何尺寸有利于使用超小体积的样本用于生物分析，特别是活体诊断和检测。由于超微电极在电化学和电分析化学中的独特优势使之从上世纪90年代起获得了快速的发展。而超微电极阵列在保持以上所述的优势同时，电流强度有效增大，可以使用常规的电化学分析仪器测定，因此超微电极阵列的研究成为热点。
常见的超微电极阵列的制作方法有刻蚀法，包括分辨率在微米级的紫外光刻蚀和可制得纳米级的离子束和电子束刻蚀；纳米压印法，将高分辨率图案的阴模压印在热塑性聚合物膜上，将图案机械转移到聚合物膜上，在聚合物表面蒸镀上一层金属，经蚀刻后可得纳米阵列电极；模板法，借助一些具有特定纳米结构的物质作为模板，在膜的一侧真空溅射一层金膜作为导电层，通过电化学沉积或非电沉积(化学沉积)的方法，获得超微电极阵列。但这些方法都存在工艺步骤繁琐，成本高，设备昂贵，制备费时的缺点。
发明内容
本发明的目的是要解决现有制备超微电极阵列工艺复杂，成本高昂，制备费时的问题，而提供一种简易快速制备超微电极阵列的方法。
一种简易快速制备超微电极阵列的方法，是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀有金属的玻璃片上；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为氧化铝多孔膜或聚碳酸酯多孔膜；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
四、将电解液加入到电解池中，再以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，在组装好的金属片上得到超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为氯金酸、硼酸和水的混合液、氯铂酸、硫酸和水的混合液或硫酸铜、硫酸和水的混合液。
本发明的优点：
一、本发明采用了一种常见的用于SEM测试的碳导电双面胶带，利用具有纳米孔径的模板，通过电化学沉积方法获得了超微电极阵列；本发明方法具有方便，快速，操作简便，成本低廉的优点，所制备的超微电极阵列不仅方便重新组装，还可重复使用，有益于环保；另外还可用于生物传感器、生物分子检测等方面；除去模板还可获得各种金属纳米线，可用于气体传感器、光电器件、磁存储器件、超级电容器电极材料以及燃料电池等领域；
二、本发明方便快速，工艺简单，成本低廉，环保高效，同时可制备各种金属纳米结构；
三、本发明采用了一种常见的用于SEM测试的双面碳导电胶带作为模板和导电层(镀有金属的玻璃片)之间的连接材料，与真空溅射金镀膜的方法相比，使用双面碳导电胶带制备超微电极阵列和金属纳米结构不仅方便快速，节省时间，而且费用大大降低；常见的在模板背面镀金方法，除了使用设备(真空溅射仪)和材料(金)昂贵之外，还有费时的缺点，真空溅射镀金通常需要1.5小时以上，而使用双面碳导电胶带只需要将买来的成品剪切下合适尺寸，粘贴在导电层和模板之间，即可马上进行电沉积过程；一卷规格为20米长的胶带可以使用多达1000次，平均每次成本不足0.50元；
四、本发明与刻蚀法和纳米压印法制备超微电极阵列相比优势更加突出；无论是光刻蚀法还是电子束或离子束刻蚀，都需要昂贵的设备，不仅操作步骤复杂，而且花费时间和成本都很高；而本发明采用了双面碳导电胶带，不需要昂贵的旋转喷涂和刻蚀设备，只需要常规的电化学工作站就可制备出微纳米阵列，与上述昂贵的设备相比，其操作简便和成本低廉的优点更为突出；同样，纳米压印法也需要极为复杂的操作步骤和相对高昂的设备，本发明同样具有优势；
五、使用电活性物对本发明制备的超微电极阵列进行电化学表征，用10mmol/L的铁氰化钾溶液和0.1mol/L的氯化钾溶液做电解液，采用循环伏安法测试，伏安曲线表现出典型的超微电极“S”图形，具有典型的超微电极阵列的特征；
六、将本发明制备的超微电极阵列用方波伏安法(SWV)检测不同浓度的多巴胺，峰电流随多巴胺浓度的变化显示出宽的响应范围，根据线性拟合方程确定多巴胺的检测限可至(6.3±0.6)μmol/L，这些结果有力地证实了用本发明制备的超微电极阵列在电化学生物传感方面有巨大潜力；
七、将本发明制备的超微电极阵列和金属纳米结构从基底撕下，可以很方便地重新组装，可以组装成不同形式的电极，适用于不同的使用环境，用于其它电化学分析检测；超微电极阵列的重复利用对降低成本和环保方面都是极其有益的。
本发明可获得一种超微电极阵列。
附图说明
图1为实施例一制备的金超微电极阵列的结构示意图，图中1为双面碳导电胶带，2为聚碳酸酯多孔膜，3为超微电极阵列；
图2为实施例一制备的金超微电极阵列分布情况的扫描电子显微镜图；
图3为实施例一制备的金超微电极阵列表面形貌的扫描电子显微镜图；
图4为实施例一制备的金超微电极阵列在电解液中的循环伏安曲线；
图5为实施例一制备的金超微电极阵列用于不同浓度的多巴胺的方波伏安曲线；
图6为图5中在4-31μmol/L的线性响应图；
图7为实施例二制备的铂超微电极阵列的低倍扫描电子显微镜图；
图8为实施例二制备的铂超微电极阵列的高倍扫描电子显微镜图；
图9为实施例三制备的铜超微电极阵列的低倍扫描电子显微镜图；
图10为实施例三制备的铜超微电极阵列的高倍扫描电子显微镜图；
图11为实施例四制备的金超微电极阵列重新组装成新电极示意图；
图12为实施例四制备的金超微电极阵列重新组装成新电极在电活性物质溶液中的循环伏安曲线。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
具体实施方式一：本实施方式一种简易快速制备超微电极阵列的方法，是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀有金属的玻璃片上；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为氧化铝多孔膜或聚碳酸酯多孔膜；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
四、将电解液加入到电解池中，再以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，在组装好的金属片上得到超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为氯金酸、硼酸和水的混合液、氯铂酸、硫酸和水的混合液或硫酸铜、硫酸和水的混合液。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的双面碳导电胶带的厚度为150μm～170μm，宽度为23mm～28mm，长度为18mm～22mm。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的双面碳导电胶带是由无纺布作为基底材质，两面含有添加碳粉作为导电填料的丙烯酸类压敏粘合剂，电阻率为(1.8±0.2)×104Ωcm。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的镀有金属的玻璃片是通过物理气相沉积法在玻璃片上沉积厚度为90nm～110nm厚的金属，其中玻璃片的尺寸为76mm×26mm×2mm；所述的金属为金、铂或铜。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的氧化铝多孔膜的厚度为58μm～62μm；所述的聚碳酸酯多孔膜的厚度为6μm～8μm。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的直径为13mm～25mm，孔密度为6×108/cm2～2×109/cm2。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的电解池的材质为聚四氟乙烯。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中所述的圆孔的直径为8mm。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤四中所述的氯金酸、硼酸和水的混合液中氯金酸的浓度为25mmol/L，硼酸的浓度为0.3mol/L；步骤四中所述的氯铂酸、硫酸和水的混合液中氯铂酸的浓度为10mmol/L，硫酸的浓度为0.2mol/L；步骤四中所述的硫酸铜、硫酸和水的混合液中硫酸铜的浓度为0.4mol/L，硫酸的浓度为10mmol/L。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤四中所述的恒电压为-0.2V～-0.4V；所述的沉积时间为50s～1200s。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例一：一种简易快速制备超微电极阵列的方法，是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀金的玻璃片上；
步骤一中所述的双面碳导电胶带的厚度为160μm，宽度为25mm，长度为20mm；
步骤一中所述的双面碳导电胶带是由无纺布作为基底材质，两面含有添加碳粉作为导电填料的丙烯酸类压敏粘合剂，电阻率为1.8×104Ωcm；
步骤一中所述的镀金的玻璃片是通过物理气相沉积法在玻璃片上沉积厚度为100nm厚的金层；所述的玻璃片的尺寸为76mm×26mm×2mm；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为聚碳酸酯多孔膜，厚度为6μm；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的直径为25mm，孔密度为6×108/cm2；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
步骤三中所述的电解池的材质为聚四氟乙烯；
步骤三中所述的圆孔的直径为8mm；
四、将电解液加入到电解池中，采用三电极系统，以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，采用CHI 1040A电化学分析仪，选择“Amperometic i-t curve”模式，沉积电压为-0.2V，沉积时间200秒，在组装好的金属片上得到金超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为氯金酸、硼酸和水的混合液，其中氯金酸的浓度为25mmol/L，硼酸的浓度为0.3mol/L。
图1为实施例一制备的金超微电极阵列的结构示意图，图中1为双面碳导电胶带，2为聚碳酸酯多孔膜，3为超微电极阵列；
图2为实施例一制备的金超微电极阵列分布情况的扫描电子显微镜图；
从图2可知，可以看出所得的超微金电极阵列排列不规则，分布较均匀，电极间距较大。
图3为实施例一制备的金超微电极阵列表面形貌的扫描电子显微镜图；
从图3中可看出，超微电极阵列的每部分形貌各异，有半球形，树叶状，针状，花形，片状，尺寸在0.5-10μm之间。
将实施例一制备的超微电极阵列置于电解液中，电解液由K3Fe(CN)6、KCl和水混合而成，其中K3Fe(CN)6的浓度为10mmol/L，KCl的浓度为0.1mol/L；超微电极阵列为工作电极，Ag/AgCl(3M NaCl)为参比电极，铂丝为对电极，循环伏安扫描采用CHI 1040A电化学分析仪进行；在电解液中进行循环伏安扫描，循环伏安扫描曲线见图4所示；
图4为实施例一制备的金超微电极阵列在电解液中的循环伏安曲线；
从图4可知，循环伏安曲线表现出超微电极典型的“S”型稳态伏安曲线，而且稳态电流达到微安级别。
将实施例一制备的超微电极阵列用于检测不同浓度的多巴胺溶液；不同浓度的多巴胺溶液溶于0.1M的PBS缓冲液中，调整pH值为7.2；采用CHI 1040A电化学分析仪，选择“Square Wave Voltammetry”模式，增量、振幅和频率分别设为4mV、25mV和15HZ。在SWV中观察到的峰电流是由多巴胺氧化为多巴胺-邻醌(释放两个质子)产生的。SWV峰电流的差值随多巴胺浓度而发生变化，显示出从4-500μM的宽响应范围，见图5所示；
图5为实施例一制备的金超微电极阵列用于不同浓度的多巴胺的方波伏安曲线；
图6为图5中在4-31μmol/L的线性响应图；
图6中黑色实线为最佳线性拟合(R2>0.98)。根据线性拟合方程(y＝ax+b，a＝4.3±0.4，b＝-0.007±0.009，LOD＝3Sb/a)，确定多巴胺的检出限(6.3±0.6)μM。
实施例二：一种简易快速制备超微电极阵列的方法，是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀金的玻璃片上；
步骤一中所述的双面碳导电胶带的厚度为160μm，宽度为25mm，长度为20mm；
步骤一中所述的双面碳导电胶带是由无纺布作为基底材质，两面含有添加碳粉作为导电填料的丙烯酸类压敏粘合剂，电阻率为1.8×104Ωcm；
步骤一中所述的镀金的玻璃片是通过物理气相沉积法在玻璃片上沉积厚度为100nm厚的金层；所述的玻璃片的尺寸为76mm×26mm×2mm；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为聚碳酸酯多孔膜，厚度为6μm；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的直径为25mm，孔密度为6×108/cm2；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
步骤三中所述的电解池的材质为聚四氟乙烯；
步骤三中所述的圆孔的直径为8mm；
四、将电解液加入到电解池中，采用三电极系统，以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl(3M NaCl)为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，采用CHI 1040A电化学分析仪，选择“Amperometic i-t curve”模式，沉积电压为-0.3V，沉积时间1200秒，在组装好的金属片上得到铂超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为氯铂酸、硫酸和水的混合液，其中氯铂酸的浓度为10mmol/L，硫酸的浓度为0.2mol/L。
图7为实施例二制备的铂超微电极阵列的低倍扫描电子显微镜图；
图8为实施例二制备的铂超微电极阵列的高倍扫描电子显微镜图；
实施例三：一种简易快速制备超微电极阵列的方法，是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀金的玻璃片上；
步骤一中所述的双面碳导电胶带的厚度为160μm，宽度为25mm，长度为20mm；
步骤一中所述的双面碳导电胶带是由无纺布作为基底材质，两面含有添加碳粉作为导电填料的丙烯酸类压敏粘合剂，电阻率为1.8×104Ωcm；
步骤一中所述的镀金的玻璃片是通过物理气相沉积法在玻璃片上沉积厚度为100nm厚的金层；所述的玻璃片的尺寸为玻璃片的尺寸为76mm×26mm×2mm；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为聚碳酸酯多孔膜，厚度为6μm；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的直径为25mm，孔密度为6×108/cm2；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
步骤三中所述的电解池的材质为聚四氟乙烯；
步骤三中所述的圆孔的直径为8mm；
四、将电解液加入到电解池中，采用三电极系统，以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl(3M NaCl)为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，采用CHI 1040A电化学分析仪，选择“Amperometic i-t curve”模式，沉积电压为-0.4V，沉积时间为50秒，在组装好的金属片上得到铜超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为硫酸铜、硫酸和水的混合液，其中硫酸铜的浓度为0.4mol/L，硫酸的浓度为10mmol/L。
图9为实施例三制备的铜超微电极阵列的低倍扫描电子显微镜图；
图10为实施例三制备的铜超微电极阵列的高倍扫描电子显微镜图；
实施例四：一种简易快速制备超微电极阵列的方法，是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀金的玻璃片上；
步骤一中所述的双面碳导电胶带的厚度为160μm，宽度为25mm，长度为20mm；
步骤一中所述的双面碳导电胶带是由无纺布作为基底材质，两面含有添加碳粉作为导电填料的丙烯酸类压敏粘合剂，电阻率为1.8×104Ωcm；
步骤一中所述的镀金的玻璃片是通过物理气相沉积法在玻璃片上沉积厚度为100nm厚的金层；所述的玻璃片的尺寸为76mm×26mm×2mm；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为聚碳酸酯多孔膜，厚度为6μm；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的直径为25mm，孔密度为6×108/cm2；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
步骤三中所述的电解池的材质为聚四氟乙烯；
步骤三中所述的圆孔的直径为8mm；
四、将电解液加入到电解池中，采用三电极系统，以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl(3M NaCl)为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，采用CHI 1040A电化学分析仪，选择“Amperometic i-t curve”模式，沉积电压为-0.2V，沉积时间为200秒，在组装好的金属片上得到金超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为氯金酸、硼酸和水的混合液，其中氯金酸的浓度为25mmol/L，硼酸的浓度为0.3mol/L。
在实施例四组装好的金属片上得到金超微电极阵列中将双面碳导电胶带连同超微电极阵列从镀金的玻璃片上撕下；另外取一块玻璃片，先在中间贴上铜胶带，再将撕下的金超微电极阵列粘贴到铜胶带上，再用防水绝缘胶带覆盖住金超微电极阵列边缘，露出直径约5mm的圆形电极，用于电化学分析检测，见图11所示。
图11为实施例四制备的金超微电极阵列重新组装成新电极示意图；
将实施例四制备的超微电极阵列重新组装成新电极在电活性物质溶液中，所述的电活性物质溶液由K3Fe(CN)6、KCl和水混合而成，其中K3Fe(CN)6的浓度为10mmol/L，KCl的浓度为0.1mol/L，以重新组装成新电极为工作电极，Ag/AgCl(3M NaCl)为参比电极，铂丝为对电极；采用CHI 1040A电化学分析仪，选择“Cyclic Voltammetry”进行循环伏安扫描，见图12所示；
图12为实施例四制备的金超微电极阵列重新组装成新电极在电活性物质溶液中的循环伏安曲线。
从图12可知，循环伏安曲线仍然是超微电极典型的“S”型稳态伏安曲线。

Claims (10)

1.一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于一种简易快速制备超微电极阵列的方法是按以下步骤完成的：
一、将双面碳导电胶带的一面平整地粘贴到镀有金属的玻璃片上；
二、将具有纳米孔径的模板放在双面碳导电胶带的另一面上，再排空模板与双面碳导电胶带之间的空气，最后进行压实，得到组装好的金属片；
步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的材质为氧化铝多孔膜或聚碳酸酯多孔膜；
三、在电解池的池底开圆孔，再将组装好的金属片置于电解池的池底，使模板对准圆孔，使用O型圈密封，再使用螺丝将电解池底座、组装好的金属片和电解池连接一起，上紧；
四、将电解液加入到电解池中，再以组装好的金属片为工作电极，Ag/AgCl为参考电极，铂丝作为对电极，在室温和氮气气氛的条件下采用恒电压沉积，在组装好的金属片上得到超微电极阵列；
步骤四中所述的电解液为氯金酸、硼酸和水的混合液、氯铂酸、硫酸和水的混合液或硫酸铜、硫酸和水的混合液。
2.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤一中所述的双面碳导电胶带的厚度为150μm～170μm，宽度为23mm～28mm，长度为18mm～22mm。
3.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤一中所述的双面碳导电胶带是由无纺布作为基底材质，两面含有添加碳粉作为导电填料的丙烯酸类压敏粘合剂，电阻率为(1.8±0.2)×104Ωcm。
4.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤一中所述的镀有金属的玻璃片是通过物理气相沉积法在玻璃片上沉积厚度为90nm～110nm厚的金属，其中玻璃片的尺寸为76mm×26mm×2mm；所述的金属为金、铂或铜。
5.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于所述的氧化铝多孔膜的厚度为58μm～62μm；所述的聚碳酸酯多孔膜的厚度为6μm～8μm。
6.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤二中所述的具有纳米孔径的模板的直径为13mm～25mm，孔密度为6×108/cm2～2×109/cm2。
7.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤三中所述的电解池的材质为聚四氟乙烯。
8.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤三中所述的圆孔的直径为8mm。
9.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤四中所述的氯金酸、硼酸和水的混合液中氯金酸的浓度为25mmol/L，硼酸的浓度为0.3mol/L；步骤四中所述的氯铂酸、硫酸和水的混合液中氯铂酸的浓度为10mmol/L，硫酸的浓度为0.2mol/L；步骤四中所述的硫酸铜、硫酸和水的混合液中硫酸铜的浓度为0.4mol/L，硫酸的浓度为10mmol/L。
10.根据权利要求1所述的一种简易快速制备超微电极阵列的方法，其特征在于步骤四中所述的恒电压为-0.2V～-0.4V；所述的沉积时间为50s～1200s。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387589A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 北京大学 一种利用碳模板和电镀法制备金属同质和杂化超微电极的方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101225515A (zh) * 2007-10-17 2008-07-23 哈尔滨工业大学（威海） 金纳米阵列电极的制备方法
CN201749804U (zh) * 2010-07-13 2011-02-16 兴科电子(东莞)有限公司 超薄导电基基片
CN102877094A (zh) * 2011-07-15 2013-01-16 中国科学院合肥物质科学研究院 金纳米颗粒基微-纳复合结构有序孔阵列及其制备方法
CN103806040A (zh) * 2013-11-08 2014-05-21 西安交通大学 一种镍磷合金纳米管阵列的电化学合成方法
CN104407042A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 华南理工大学 一种监测水合物生成的系统和方法
CN105675693A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 天津大学 Pt纳米颗粒修饰的Cu纳米线阵列电极的制备方法及在无酶葡萄糖传感器的应用
CN105929002A (zh) * 2016-04-26 2016-09-07 哈尔滨工业大学（威海） 金纳米井阵列电极及其制备方法
CN106319588A (zh) * 2016-10-31 2017-01-11 常州瑞丰特科技有限公司 基于电化学沉积的金属材料表面超疏水薄膜制备方法
CN108360026A (zh) * 2017-12-29 2018-08-03 郑州轻工业学院 一种直接电沉积制备金属纳米管阵列的方法
CN110499489A (zh) * 2019-07-23 2019-11-26 电子科技大学 一种半导体/金属异质结纳米线阵列材料的制备工艺
CN111999357A (zh) * 2020-07-31 2020-11-27 惠州市钰芯电子材料有限公司 一种纳米银线阵列传感器的制备方法及其在抗坏血酸生物分子测定中的应用

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101225515A (zh) * 2007-10-17 2008-07-23 哈尔滨工业大学（威海） 金纳米阵列电极的制备方法
CN201749804U (zh) * 2010-07-13 2011-02-16 兴科电子(东莞)有限公司 超薄导电基基片
CN102877094A (zh) * 2011-07-15 2013-01-16 中国科学院合肥物质科学研究院 金纳米颗粒基微-纳复合结构有序孔阵列及其制备方法
CN103806040A (zh) * 2013-11-08 2014-05-21 西安交通大学 一种镍磷合金纳米管阵列的电化学合成方法
CN104407042A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 华南理工大学 一种监测水合物生成的系统和方法
CN105675693A (zh) * 2016-01-13 2016-06-15 天津大学 Pt纳米颗粒修饰的Cu纳米线阵列电极的制备方法及在无酶葡萄糖传感器的应用
CN105929002A (zh) * 2016-04-26 2016-09-07 哈尔滨工业大学（威海） 金纳米井阵列电极及其制备方法
CN106319588A (zh) * 2016-10-31 2017-01-11 常州瑞丰特科技有限公司 基于电化学沉积的金属材料表面超疏水薄膜制备方法
CN108360026A (zh) * 2017-12-29 2018-08-03 郑州轻工业学院 一种直接电沉积制备金属纳米管阵列的方法
CN110499489A (zh) * 2019-07-23 2019-11-26 电子科技大学 一种半导体/金属异质结纳米线阵列材料的制备工艺
CN111999357A (zh) * 2020-07-31 2020-11-27 惠州市钰芯电子材料有限公司 一种纳米银线阵列传感器的制备方法及其在抗坏血酸生物分子测定中的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. T. WU 等: "Preparation of Ni Nanodot and Nanowire Arrays Using Porous Alumina on Silicon as a Template Without a Conductive Interlayer", 《ELECTROCHEMICAL AND SOLID-STATE LETTERS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387589A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 北京大学 一种利用碳模板和电镀法制备金属同质和杂化超微电极的方法
CN113387589B (zh) * 2021-06-11 2022-06-07 北京大学 一种利用碳模板和电镀法制备金属同质和杂化超微电极的方法

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