De studie toont de groei van iridium-oxide gereduceerd grafeen oxide (IrO 2 -RGO) nanohybride dunne films op onregelmatige en ruwe gezeefdrukt koolstof substraat door middel van een groene elektrochemische synthese, en de uitvoering ervan als een pH-sensor met een patroonpapier-vloeibare platform .
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Iridium-Oxide gereduceerde Grafeen Oxide nanohybride Thin Film Modified Gezeefdrukt elektroden als Disposable elektrochemische Paper microfluïdische pH Sensoren
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Een facile, controleerbaar, goedkope en groene elektrochemische synthese IRO 2 -graphene nanohybride dunne films is ontwikkeld om een eenvoudig te gebruiken geïntegreerde papier microfluïdische elektrochemische pH-sensor voor de beperkte middelen te fabriceren. Rekening voordelen van zowel pH meter en strips, wordt de pH sensing platform bestaande uit hydrofobe barrière patroonpapier Micropad (μPAD) middels polydimethylsiloxaan (PDMS), gezeefdrukt elektrode (SPE) gemodificeerd met IrO 2 -graphene films en gevormde acrylonitrilbutadieenstyreen (ABS) plastic houder. Repetitive kathodische potentieel fietsen werd gebruikt voor grafeen oxide (GO) reductie die volledig elektrochemisch instabiel zuurstofrijk groepen met een uitstekende stabiliteit en elektronische eigenschappen kan verwijderen en het genereren van een 2D foutloze homogene grafeen dunne film. Een uniforme en vlotte IrO 2 film in nanoschaal korrelgrootte anodisch wordt elektrolytisch op het grafeen film, zonder enigewaarneembare scheuren. De resulterende IrO 2 -RGO elektrode bleek iets super-Nernstian antwoorden van pH 2-12 in Britton-Robinson (BR) buffers met goede lineariteit, kleine hysteresis, lage responstijd en reproduceerbaarheid in verschillende buffers, evenals lage gevoeligheid voor verschillende bemoeienissen ionen en opgeloste zuurstof. Een simpele draagbare digitale pH meter wordt vervaardigd, waarvan het signaal wordt gemeten met een multimeter behulp hoge input impedantie operationele versterker en consumentenbatterijen. De pH-waarden gemeten met de draagbare elektrochemische papier-microfluïdische pH-sensoren kwamen overeen met die gemeten met behulp van een commercieel laboratorium pH-meter met een glas elektrode.
Inleiding
De bepaling van de pH is alomtegenwoordig in de voeding, fysiologische, medicinale en milieustudies. Twee meest voorkomende instrumenten voor pH-detectie zijn pH strips en pH-meters. Paper strips zijn geïmpregneerd met kleur veranderende pH-indicator moleculen, maar het lezen wordt soms beperkt in pH-trajecten, subjectief en semi-kwantitatieve met een aantal afwijkingen. Anderzijds kan een pH meter conventioneel voorzien van een glaselektrode pH nauwkeurig het 0,01 niveau en weergave meten door een digitale interface. -Lab gebaseerde pH-meters niet alleen speciale zorg nodig hebben in het onderhoud en de kalibratie, maar ook niet goed te werken aan kleine steekproef ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. μPAD en Apparatuur Voorbereiding
- Graveren een 500 urn groef aan de onderzijde plastic houder SPE huis met ABS of compatibele kunststof vel voor driedimensionale (3D) freesmachine frezen -bit 1,6 mm diameter heeft. Houd SPE en μPAD stevig op zijn plaats tijdens het testen met de houder (Figuur 1A).
- Voeg een stempel en een stofzuigdeksel behulp kunsthars tablet of compatibel kunststofvel met convexe en concave patronen, respectievelijk door de 3D freesmachine, teneinde patroon hydrofobe PDMS barrières op papier pads.
- Maak een mengsel van PDMS prepolymeer en verknopingsmiddel in een verhouding van 10: 1 of zoals voorgest....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De opzet van de elektrochemische IrO 2 -RGO-SPE pH-sensor waarin papier microfluidics is weergegeven in figuur 1A. De patroonpapier pad met PDMS hydrofoob barrières werd bovenop het detectiebereik IRO 2 -RGO-SPE die op het ABS kunststof houder. De detectie zone papier pad werd zorgvuldig afgestemd op de elektrode oppervlak. Een waterige methyleenblauw kleurstof werd gebruikt om de dessinpapier verbandtest en zoals waargenomen monsters wiek in de hyd.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Device Setup
De pH sensor werkt door het meten van de OCP tussen de werkende en referentie-elektroden, aangezien ze proportioneel verandert de negatieve logaritme van de H + -concentratie. De metingen kunnen beide worden bereikt door een laboratorium gebaseerde potentiostaat zoals CHI 660D en simpele pH meter gebouwd op breadboard met lezen bij multimeter. Twee verschillende draagbare pH-meters werden op dezelfde wijze gebouwd op breadboard met behulp van twee 9 V.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door een subsidie van de Water Equipment and Policy (WEP) NSF Industrie / University Cooperative Research Center (I / UCRC). De auteurs zijn ook dankbaar voor de Hjalmar D. en Janet W. Bruhn Fellowship en Louis en Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship verstrekt aan JY bij UW-Madison
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
```html
```
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Screen-printed electrodes | Zensor | TE100 | 3-elektrode geïntegreerd |
| Acrylonitrile butadieen styreen (ABS) | |||
| Polydimethylsiloxaan (PDMS) prepolymeer en crosslinker mengsel | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | 10:1 mengsel w/w |
| Whatman No. 1 filterpapier | GE Healthcare Co. | ||
| 3D freessysteem | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS stempel en vacuümdeksel | Roland DGA Co. | Sanmodur | Synthetische hars tablet |
| Handbediende vacuümpomp | Cole-Parmer Co. | ||
| Elektrochemische werkstation | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N operationele versterkers | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 hoge snelheid veldeffecttransistor (FET)-invoer instrumentversterker | Burr-Brown Inc. | ||
| DMM914 digitaal multimeter | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| Van Fisher of Sigma: | |||
| Iridium tetrachloride (IrCl4) | |||
| 50% (w/w) waterstofperoxide (H2O2) | |||
| Oxaalzuur dihydraat | |||
| Kaliumcarbonaat (K2CO3) | |||
| Fosforzuur | |||
| Azijnzuur | |||
| Boorzuur | |||
| Natriumhydroxide (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2HPO4 |
Referenties
- Greenblatt, M., Shuk, P. Solid-state humidity sensors. Solid State Ionics. , 86-88, Part 2 995-1000 (1996).
- Nie, Z., Nijhuis, C. A., Gong, J., Chen, X., Kumachev, A., Martinez, A. W., Narovlyansky, M., Whitesides, G. M. Electrochemical sensing in paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 10, 477-483 (2010). ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
