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三维立体结构微纳电极研究
  • ISSN号:0253-3820
  • 期刊名称:分析化学
  • 时间:0
  • 页码:668-672
  • 分类:O657.1[理学—分析化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室,北京100080
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划 No.2009CB320300); 国家水体污染控制与治理科技重大专项课题(No.2009ZX07527-007); 国家自然科学基金(No.60971070)资助项目
  • 相关项目:复合三维微纳结构水污染检测传感器研究
中文摘要:

基于体硅加工工艺和纳米材料技术,研制微电机系统(MEMS)尺度敏感微结构与纳米铂颗粒的复合结构,提高微电极电化学性能,制备具有三维立体微结构的安培型微电极传感器。利用硅的各向异性湿法腐蚀技术在毫米级的工作电极表面实现微米级的锥体形微池阵列,以H2O2为检测对象考察立体电极结构对传感器性能的改进效果,实验证明,立体结构的设计使传感器具有更低的检出限(8μmol/L)及更高的灵敏度(在0~200μmol/L浓度范围内检测灵敏度提高约85%),且具有较好的线性和重复性。利用电化学方法在电极表面沉积铂黑,通过微观形貌分析和电化学特性考察,比较了在平面微电极和立体微电极上修饰纳米材料的效果。立体结构为电沉积铂纳米颗粒提供了更为理想的微环境,改善了纳米材料修饰的效果;立体结构微电极与纳米颗粒的尺寸效应相结合,进一步提高了电极的催化效率和电化学特性。

英文摘要:

Based on nanomaterials and silicon bulk micromachining technology, a three-dimensional (3D) structured microelectrodes are fabricated, comprising both platinum nanoparticles and sensitive microstructures. This three-dimensional micro structure is developed to enhance the electrochemical property of the microelectrode of amperometric biosensor. By silicon anisotropic wet etching technology, a micrometer-scale pyramidal micro pool array is formed on millimeter-scale working electrode surface. The sensor has been successfully applied to detect H2O2. The result demonstrates that 3D micro structure can enlarge the effective surface area of the working electrode. In comparison with amperometric biosensor based on planar microelectrode, this sensor has the advantages of lower detection limit (8 μmol/L) and higher current signal output. The sensitivity is enhanced by about 85% in low concentration range (0-200 μmol/L). It provides a better microenvironment for electrodeposition of platinum nanoparticales and improves the modification effect of nanomaterials. Moreover, along with the size-dependant properties of nanostructures, this design further enhances the catalytic efficiency and the electroactivity of the electrode.

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期刊信息
  • 《分析化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院长春应用化学研究所
  • 主编:杨秀荣
  • 地址:长春市人民大街5625号
  • 邮编:130022
  • 邮箱:fxhx@ciac.ac.cn
  • 电话:0431-85262017
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-3820
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1125/O6
  • 邮发代号:12-6
  • 获奖情况:
  • 1999获首届国家期刊奖,2000年获中国科学院优秀期刊特别奖,2001年入选中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国乌利希期刊指南,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:52455