氧化铱还原氧化石墨烯纳米杂化薄膜修饰丝网印刷电极一次性电化学微流控纸pH传感器
Summary
这项研究表明铱-氧化还原的石墨烯氧化物的（的IrO 2 -RGO）生长纳米杂化物通过一个绿色电化学合成不规则和粗丝网印刷碳基板上的薄膜，其作为pH传感器实现具有图案化纸流体平台。
Abstract
2的IrO -graphene纳米杂化薄膜的一种简便，可控，价格低廉，绿色电化学合成开发制造一个易于使用的集成微纸电化学pH值资源有限的环境传感器。以优势来自pH计和试纸，pH值检测平台由使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）疏水屏障图案纸micropad（μPAD）中，丝网印刷电极（SPE）改性的IrO 2 -graphene薄膜和模塑丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）的塑料保持器。重复阴极电位自行车被用于氧化石墨烯（GO）减少其可以完全具有优良的稳定性和电子属性中删除电化学不稳定含氧组，并生成一个二维无缺陷的均匀的石墨烯薄膜。在纳米颗粒大小均匀，光滑的IrO 2膜阳极电沉积石墨烯薄膜，没有任何观察的裂缝。所得的IrO 2 -RGO电极中的BR（BR），具有良好的线性，迟滞小，低响应时间和再现在不同的缓冲器，以及低敏感性不同干涉缓冲器表明在pH 2-12略微超能斯特响应离子物质和溶解的氧。一个简单的便携式数字pH计是捏造，是用万用表测量其信号，使用高输入阻抗运算放大器和消费电池。与便携式电化学纸微流体pH传感器测得的pH值下分别为与使用商业实验室pH计用玻璃电极测定一致。
Introduction
pH值的测定是在食品，生理，药用和环境研究中无处不在。用于pH检测两种最常用的工具是pH值条和pH计。纸条浸渍有变色的pH指示剂分子，但读数在pH范围，主观和半定量的一些偏差，有时受到限制。另一方面，pH计通常配有玻璃电极可以通过数字用户界面准确到0.01的水平，并显示测量的pH值。基于实验室的pH计不仅需要特别注意维护和校准，也不用对小体积样品很好地工作，往往需要一个干净的容器，如执行测量烧杯中。尽管它的灵敏度，选择性和稳定性的，玻璃电极从酸/碱误差，高阻抗，温度不稳定和机械脆性1受损。因此，这是有利的具有embod的pH测量系统IES pH计和pH条的简易性和成本方面的准确性。
总是有许多发展中地区，其中昂贵的实验室设备或商业实验室是负担不起的未满足的需要对有限资源的条件下，这样的工具。此外，新的易于使用，对现场检测平台的作用越来越被用于点护理检测这样的需求推动。电化学检测是简单，容易小型化和令人满意敏感，在市场上商业化的低成本SPE和各种血糖监测系统作为证明。作为光，灵活和一次性的多孔材料，纸也可具有各种可控的特征，如不同的孔尺寸，官能团，和芯吸速率。
作为纸基材几乎影响分析物扩散和电化学检测2-4，纸流体装置和电分析技术的组合具有recentlŸ受到了广泛的利益。这样的组合的表观优点是样品体积的在其中可以潜在防止在测量过程中的振动和对流的干扰测量中使用的微小量。例如，图案化的微流体垫被施加到芯吸和提供液体样品到SPE的传感区域检测重金属离子和葡萄糖2,5。建立使用纸微流体电化学发光类似的设备来完成检测NADH 4。最近，简单的电化学纸微流体装置可在载玻片上建立与铅笔电极6或使用酶纸张与SPE 3。
使用简便，高效的电化学方法制备的IrO 2和RGO组成的纳米杂化薄膜材料。我们发现，不规则和粗SPE石墨碳表面上，阳极电沉积的IrO 2薄膜不能平滑，稳定，没有RGO的帮助。所得的IrO 2 -RGO SPE被整合到已图案化用于pH传感疏水屏障纸微流体装置。该组装的装置显示，pH值传感出色的分析性能有略微超能斯特行为。结果是可比的常规基于实验室的pH计用玻璃电极。最后，高性价比的小型化pH计是建立在面包板与数字万用表测量开路电位输出信号。便携式pH计的测定良好相关与这些商业实验室pH计的。
Protocol
Representative Results
Discussion
设备安装
pH传感器的工作原理，通过测量在工作电极和参考电极之间的OCP，因为它按比例改变到的 H +浓度的负对数。测量可以通过一个基于实验室的电位如CHI 660D和与通过万用表阅读面包板构造简单的pH计来实现两者。两个不同的便携式pH计类似地构建在使用两个9伏碱性电池，一个数字万用表，所合成的IrO 2 -RGO-SPE和不同运算放大器，这?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作是由来自水设备及策略（WEP）NSF工业/大学合作研究中心（I / UCRC）的资助。作者还感谢了亚尔马D.和珍妮特·W·布鲁恩奖学金和路易斯和Elsa汤姆森威斯康辛杰出研究生奖学金在威斯康星大学麦迪逊分校提供给JY
Materials
| Screen-printed electrodes | Zensor | TE100 | 3-electrode integrated |
| acrylonitrile butadiene styrene (ABS) | |||
| Polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer and cross linker mixture | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | 10:1 mixture w/w |
| Whatman No. 1 filter paper | GE Healthcare co. | ||
| 3D milling system | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS stamp and vacuum cover | Roland DGA co. | Sanmodur | Synthetic resin tablet |
| hand-operated vacuum pump | Cole-Parmer co. | ||
| Electrochemical workstation | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N operational amplifiers | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 high speed field-effect transistor (FET)-input instrumentation amplifier | Burr-Brown Inc. | ||
| DMM914 digital multimeter | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| From Fisher or Sigma: | |||
| iridium tetrachloride (IrCl4) | |||
| 50% (w/w) hydrogen peroxide (H2O2) | |||
| oxalic acid dihydrate | |||
| potassium carbonate (K2CO3) | |||
| phosphoric acid | |||
| acetic acid | |||
| boric acid | |||
| sodium hydroxide (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2PO4 |
References
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