[發(fā)明專利]一種基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器及其操作方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810088014.1 | 申請日： | 2018-01-30 |
| 公開（公告）號： | CN108318543B | 公開（公告）日： | 2020-12-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 朱曉璐 | 申請（專利權(quán)）人： | 河海大學(xué)常州校區(qū) |
| 主分類號： | G01N27/12 | 分類號： | G01N27/12;G01N27/48 |
| 代理公司： | 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224 | 代理人： | 董建林 |
| 地址： | 213022 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 石墨 材料 重金屬 離子 傳感器 及其 操作方法 | ||
1.一種基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，包括第一微電極陣列、第二微電極陣列、上蓋片、下蓋片和多級微流體腔，所述第一微電極陣列和第二微電極陣列均設(shè)置于上蓋片與下蓋片之間，并處于同一平面上，所述第一微電極陣列和第二微電極陣列之間留有微電極間隙，所述多級微流體腔的底部橫跨并安裝于第一微電極陣列和第二微電極陣列的上表面，并且露出微電極間隙和石墨烯微片聚集體，所述上蓋片與第一微電極陣列夾有第一引出排線，所述上蓋片與第二微電極陣列夾有第二引出排線，所述石墨烯微片聚集體在微電極間隙處分別與第一微電極陣列、第二微電極陣列緊密結(jié)合；
所述多級微流體腔由若干個同軸、等外徑的中空圓柱體相疊而成，自所述多級微流體腔的頂部至底部，所述中空圓柱體的內(nèi)徑依次變小，所述多級微流腔的底部中心正對微電極間隙中心，且微電極間隙距離≤多級微流腔的底部內(nèi)徑≤微電極間隙距離的1.5倍。
2.如權(quán)利要求1所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，所述第一微電極陣列、第二微電極陣列與下蓋片之間夾有玻璃基底。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，所述上蓋片與下蓋片之間通過緊固螺釘夾緊固定，所述緊固螺釘?shù)臄?shù)量為4個。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，所述第一微電極陣列和第二微電極陣列均采用相同的條狀微電極，所述第一微電極陣列的條狀微電極與第二微電極陣列的條狀微電極錯位并且平行相對排列。
5.如權(quán)利要求1或2所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，所述第一微電極陣列由單個或多個具有圓弧部、彼此平行的第一微電極組成，所述第二微電極陣列由單個或多個具有圓盤部、彼此平行的第二微電極組成，所述第二微電極的圓盤部外對應(yīng)包裹有第一微電極的圓弧部，每組所述第一微電極和第二微電極置于同一直線上。
6.如權(quán)利要求1所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，所述多級微流體腔的材料采用聚二甲基硅氧烷或有機(jī)玻璃。
7.如權(quán)利要求1所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器，其特征在于，所述多級微流體腔的內(nèi)表面涂覆有分子量范圍為200-400的聚乙二醇液體。
8.如權(quán)利要求1所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器的操作方法，其特征在于，包括以下具體步驟：
步驟一:將內(nèi)壁用分子量范圍為200-400的聚乙二醇液體涂覆后的所述多級微流體腔置于烘箱中進(jìn)行加熱烘干；
步驟二:將所述步驟一中烘干完成的多級微流體腔安裝在所述基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器上，并將所述基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器與常規(guī)電化學(xué)工作站連接；
步驟三:在所述步驟二的基礎(chǔ)上，在所述第一引出排線和第二引出排線之間施加1-3V的正弦電壓信號，并將信號頻率調(diào)節(jié)到1M-3MHz，利用正介電泳技術(shù)將部分還原的氧化石墨烯微片操控移動至第一微電極陣列和第一微電極陣列的微電極間隙處，形成石墨烯微片聚集體，同時，通過顯微觀測使得所述石墨烯微片聚集體達(dá)到設(shè)定密度；
步驟四：在所述步驟三的基礎(chǔ)上，將取5μL-100μL的待測金屬離子溶液滴入所述多級微流體腔；
步驟五：在所述步驟四的基礎(chǔ)上，測試吸附金屬離子后的石墨烯微片聚集體的電導(dǎo)率，并通過所述電化學(xué)工作站連接的計算機(jī)生成恒電壓下的電流突變以及伏安特性曲線；
步驟六：將所述步驟五中得到的電流突變以及伏安特性曲線記錄至知識庫中，并根據(jù)吸附金屬離子后的石墨烯微片聚集體的電導(dǎo)率的相對變化進(jìn)行對比分析，進(jìn)而鑒別當(dāng)前樣品的濃度或種類；
步驟七:繼續(xù)測量下一種濃度或下一種金屬離子的樣品時，重復(fù)步驟四至步驟六。
9.如權(quán)利要求8所述的基于石墨烯材料的重金屬離子傳感器的操作方法，其特征在于，所述步驟一中的烘箱加熱烘干過程的溫度為60-70℃，時長為1h。
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