[發(fā)明專利]一種基于氮化硅的納米金膜電極方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410066383.2
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103776882A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹忠;朱爽麗;何婧琳;伍娉;曾巨瀾;孫立賢
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于氮化硅的納米金膜電極，是基于納米級厚度金膜修飾的傳感檢測芯片電極，該電極可作為電化學(xué)測試用的工作電極。

背景技術(shù)

電化學(xué)工作電極除了玻碳電極、鉑盤電極外，還有金盤電極等。金盤工作電極中金的純度要求達到99.95%以上，金盤的直徑一般為2mm及以上，厚度為1mm左右，與銅棒焊接連接，外套為聚四氟乙烯高分子材料，制作程序比較復(fù)雜，消耗黃金、聚四氟乙烯等材料，致使電極成本很高，且金盤的工作面積也較小，在電化學(xué)修飾與分子固定方面的接觸面積較小，致使金表面分子的修飾量和固定量不多。為此，本發(fā)明提出了一種基于氮化硅的納米金膜電極，該電極的金膜工作面積大，金的厚度可以根據(jù)需要自由控制，在幾十至數(shù)百納米級，制備時實際消耗的黃金量遠小于金盤電極，成本很低；而且，該電極所沉積的金膜表面光滑平整，適合于進行表面修飾與分子固定等處理，優(yōu)于傳統(tǒng)電化學(xué)的金盤電極；作為電化學(xué)測試用的工作電極，其通用性很強，在電化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)與環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制作簡單、成本低廉的基于氮化硅的納米金膜電極，可作為電化學(xué)測試用的工作電極。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于氮化硅的納米金膜電極，其特征在于該電極包括覆蓋有一層納米級厚度工作金膜和引腳金膜的基片，該引腳金膜與外包有塑料絕緣層的金屬絲導(dǎo)線通過焊錫相連接，連接處用環(huán)氧樹脂膠包裹密封。其中，所述金屬絲導(dǎo)線的材料為銅絲、鋁絲或銀絲，以保證良好的導(dǎo)電、導(dǎo)通性；所述基片的形狀為長方形，長為3~18mm，寬為2~12mm，其四周邊緣均用環(huán)氧樹脂膠包裹密封；工作金膜的形狀為正方形，邊長為2~12mm；引腳金膜的形狀為小長方形，長為1~6mm，寬為1~4mm。

所述基片的制備過程如下：采用磁控濺射鍍膜法，通過控制鍍膜真空度≤2.0×10^-3?Pa，鍍膜速度≤2.0??/s，在拋光的氮化硅基板表面上逐步濺射沉積二氧化錫膜層、金屬鈦膜層、銅錳合金膜層；銅錳合金膜層經(jīng)拋光處理后，再采用掩膜版法在其表面上濺射沉積工作金膜和引腳金膜。而且，在拋光的氮化硅基板表面上逐步濺射沉積的二氧化錫膜層的厚度為60~400nm，金屬鈦膜層的厚度為20~100nm，銅錳合金膜層的厚度為60~400nm。尤其是，銅錳合金膜層經(jīng)拋光處理后，在其表面上所沉積工作金膜和引腳金膜的厚度為20~400nm，從而構(gòu)成一種基于氮化硅的納米金膜電極。此外，銅錳合金膜層材料的各組分的質(zhì)量百分比分別為：Cu?72~82%、Mn?8~18%、Fe?3~6%、Si?≤3.5%、C?≤0.45%、P?≤0.07%、S?≤0.03%。

在電極的設(shè)計上，與傳統(tǒng)電化學(xué)測試用的金盤工作電極不同，本發(fā)明設(shè)計的納米金膜電極的金膜工作面積大，可以根據(jù)需要自由控制金膜的沉積厚度，如控制在幾十至數(shù)百納米，因而制備時實際消耗昂貴的黃金總量遠小于相應(yīng)的金盤電極，成本可控制得很低。而且，該電極所沉積的金膜表面光滑平整，適合于進行表面修飾與分子固定等化學(xué)生物反應(yīng)處理，通用性很強，優(yōu)于傳統(tǒng)的電化學(xué)金盤電極，作為電化學(xué)工作電極在電化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)與環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用前景和應(yīng)用價值。

本發(fā)明的有益效果是，該納米金膜電極制作簡單、成本低廉、使用方便，且金膜工作面積大、平整度高、易進行表面修飾，通用性很強，優(yōu)于傳統(tǒng)電化學(xué)的金盤電極。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

附圖1是基于氮化硅的納米金膜電極的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是基于氮化硅的納米金膜電極基片的刨面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖1中，1.?基片，2.?工作金膜，3.?引腳金膜，4.?塑料絕緣層，5.?金屬絲導(dǎo)線，6.?焊錫，7.?環(huán)氧樹脂膠。

附圖2中，11.?氮化硅基板，12.?二氧化錫膜層，13.?金屬鈦膜層，14.?銅錳合金膜層。

具體實施方式

如圖1所示，一種基于氮化硅的納米金膜電極，該電極包括覆蓋有一層納米級厚度工作金膜2和引腳金膜3的基片1，該引腳金膜3與外包有塑料絕緣層4的金屬絲導(dǎo)線5通過焊錫6相連接，連接處用環(huán)氧樹脂膠7包裹密封；其中，金屬絲導(dǎo)線5采用銅絲，以保證良好的導(dǎo)電、導(dǎo)通性；基片1的形狀為長方形，長為9mm，寬6mm，其四周邊緣均用環(huán)氧樹脂膠包裹密封；工作金膜2的形狀為正方形，邊長為6mm；引腳金膜3的形狀為小長方形，長為3mm，寬為1mm。