一种新型柔性丝网印刷电化学传感器可用于环境中重金属的检测

前言


最近几年,被美国环境保护署(EPA)列为有毒的汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、镍(Ni)等重金属的检测备受关注。重金属对健康构成严重威胁,并且对环境有毁灭性的影响。在各种有毒重金属中,较低浓度的Cu2+是一种重要的微量营养素,在大多数生物和植物中,它是完成线粒体呼吸和光合电子传递等基本生理功能所必需的。然而,高浓度Cu2+离子的暴露或消耗会导致极端毒性,从而对生态系统及其生命的健康和安全构成严重威胁。Cu2+由于其低成本、丰富的可获得性和各种经济效益,在许多行业中被大量使用。


研究内容


西密歇根大学的研究人员合成了一种具有强给电子基团(氮和醌)的新型HAT衍生物化合物,用于选择性检测水溶液中的Cu2+离子,HNQP被滴铸在使用附加丝网印刷工艺制造的柔性电化学传感器上。研究并介绍了HNQP滴铸式平面电化学传感器对Cu2+离子的选择性检测能力。


实验方法


最初,三个电极是在Adobe Illustrator CS6软件中设计的。然后,在MicroScreen有限责任公司制造了包含三种电极设计的不锈钢筛网,其目数为325,线径为28米,MS-22乳液厚度为13米。聚酰亚胺膜的表面在VWR 1320温控烘箱中于130℃加热20分钟,并用异丙醇清洗,以除去基材表面存在的任何有机杂质。然后使用半自动HMI MSP-485丝网印刷机通过在聚酰亚胺基底上沉积银油墨来丝网印刷反电极,并热固化5分钟。随后,碳基工作电极被丝网印刷电极并固化5分钟。最后,通过在聚酰亚胺膜上沉积银/氯化银来丝网印刷参比电极,并固化5分钟。以开发三电极电化学传感器。

一种新型柔性丝网印刷电化学传感器可用于环境中重金属的检测_行业应用_LEDs

丝网印刷电化学传感器制造示意图。

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3D轮廓术扫描显示(a,d)反电极、(b,e)工作电极和(c,f)参比电极的厚度和粗糙度。

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实验设置。

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(a)    HNQP跌落式传感器对不同Cu2+离子浓度的DPV响应,以及(b)校准曲线。


结论


研究人员成功合成了一种新的HAT衍生物化合物——HNQP。氮和氧基团的孤对电子使HNQP成为检测Cu2+金属离子的有力工具,不仅可广泛用于环境监测,也可用于生物研究。进一步的工作正在进行中,以研究温度,湿度和灵活性对传感器性能和输出补偿方法的影响。



DOI:10.1109 / JSEN.2020.3002811。

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