專利名稱：一種加工電化學(xué)微電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備電化學(xué)微電極的方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)檢測(cè)是基于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流進(jìn)行高靈敏定量檢測(cè)物質(zhì)的一種方法，該方法在實(shí)際應(yīng)用于基礎(chǔ)研究中將具有重大意義。電極是電化學(xué)檢測(cè)中的重要元件，現(xiàn)在儀器設(shè)備的小型化趨勢(shì)提出了對(duì)于微電極加工的需求。目前，用于加工微電極的技術(shù)主要包括印刷法和打印法，打印法需要特殊的設(shè)備，而印刷法制備微電極往往需要微加工技術(shù)來(lái)制作模板，極大的增加了制作成本和對(duì)其他技術(shù)的依賴。除成本高昂和使用過(guò)程復(fù)雜外，這些技術(shù)均不能在曲面上制備電極，很多情況不能滿足實(shí)際使用的需求，如皮膚表面生理電極的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、方便、靈活、低成本的加工電化學(xué)微電極的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:I)將電極材料注入加樣筆的筆桿中，所述加樣筆還包括筆頭，筆頭的前端開(kāi)設(shè)有樣品流出孔，樣品流出孔內(nèi)設(shè)置有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的球珠，筆頭的后端與筆桿相連通，注入電極材料后，用密封油將電極材料密封在筆桿中；2)用加樣筆將電極材料書(shū)寫(xiě)在基底上；3)對(duì)基底上的電極材料進(jìn)行烘烤，得制備于基底上的微電極。所述加樣筆還包括用于連接筆頭與筆桿的連接裝置。所述書(shū)寫(xiě)是指將筆頭前端接觸基底，然后驅(qū)動(dòng)筆頭在基底上移動(dòng)，使筆頭前端的球珠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)筆桿內(nèi)的電極材料流出，流出的電極材料涂敷于基底上。所述球珠的直徑為lOOnm-lcm。所述加樣筆的加樣量范圍為10-1000nL/cm。所述電極材料為碳漿或銀漿。所述基底為玻璃板、塑料板或紙。本發(fā)明利用加樣筆在基底上書(shū)寫(xiě)微量電極材料，電極材料經(jīng)過(guò)烘烤得到微電極，具有成本低廉、操作簡(jiǎn)易、使用靈活、可控等特點(diǎn)，并且適于曲面上的微電極加工。


圖1為本發(fā)明所述加樣筆的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中:1筆頭，2筆桿，3球珠，4連接裝置，5電極材料,6密封油；圖2為本發(fā)明在紙上加工制備的三電極印刷電極實(shí)物圖；圖3為三電極印刷電極的循環(huán)伏安特性曲線；
圖4為三電極印刷電極掃速與電流峰值的關(guān)系圖；圖5為本發(fā)明所述加樣筆加樣量隨書(shū)寫(xiě)速度的變化；圖6為本發(fā)明所述加樣筆加樣量隨前端球珠大小的變化；圖7為本發(fā)明所述加樣筆加樣量隨筆桿內(nèi)填充物(電極材料)高度的變化。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明所述加工電化學(xué)微電極的方法，包括以下步驟:1)將電極材料注入加樣筆的筆桿2中，所述電極材料為碳漿或銀漿，所述加樣筆還包括筆頭I，筆頭I的前端開(kāi)設(shè)有樣品流出孔，樣品流出孔內(nèi)設(shè)置有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的球珠3，筆頭I的后端與筆桿2相連通，注入電極材料后，用密封油6 (礦物油)將電極材料密封在筆桿2中；所述加樣筆還包括用于連接筆頭I與筆桿2的連接裝置4，參見(jiàn)圖1 ;2)用加樣筆將電極材料書(shū)寫(xiě)在基底上，所述書(shū)寫(xiě)是指將筆頭I前端接觸基底，然后驅(qū)動(dòng)筆頭I在基底上移動(dòng)，使筆頭I前端的球珠3轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)筆桿2內(nèi)的電極材料流出，流出的電極材料涂敷于基底上，可以實(shí)現(xiàn)微量加樣；所述基底為玻璃板、塑料板或紙；3)對(duì)基底上的電極材料進(jìn)行烘烤，得制備于基底上的微電極。所述球珠3的直徑為100nm-lcm。所述加樣筆的加樣量范圍為10-1000nL/cm。通過(guò)調(diào)整書(shū)寫(xiě)速度(圖5)、球珠直徑(圖6)、基底材料或筆桿內(nèi)電極材料高度(圖7)改變加樣筆的加樣量，書(shū)寫(xiě)速度是指筆頭前端在基底上移動(dòng)的速度，書(shū)寫(xiě)速度可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，同時(shí)，可以在筆桿后端連接電極材料補(bǔ)充機(jī)構(gòu)，使筆桿內(nèi)電極材料保持穩(wěn)定的高度。實(shí)施例生物加樣筆的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由6部分組成，筆頭I主要提供球珠3的支持點(diǎn)，筆桿2用于儲(chǔ)存電極材料，球珠3在基底上摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提供足夠的剪切力，帶動(dòng)電極材料5流出，連接裝置4用于連接筆桿2和筆頭1，密封油6防止樣品(電極材料)揮發(fā)。當(dāng)生物加樣筆在基底上書(shū)寫(xiě)時(shí)(類似于圓珠筆或中性筆的書(shū)寫(xiě)過(guò)程)，筆頭I前端的球珠3轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)電極材料5流出。利用生物加樣筆制備微電極，包括以下步驟:步驟1:將適量電極材料(10μ L_2mL)注入筆桿中，電極材料由需求決定,其后用礦物油密封，防止蒸發(fā)。步驟2:持此生物加樣筆在基底上書(shū)寫(xiě)，使筆頭前端接觸基底(玻璃板、塑料板，紙等)，然后驅(qū)動(dòng)筆頭在基底上移動(dòng)，使筆頭前端的球珠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)電極材料流出，流出的電極材料涂敷于基底上，電極材料可靈活書(shū)寫(xiě)成點(diǎn)狀、線狀等形狀。步驟3:將載有點(diǎn)狀、線狀電極材料的基底放入烘箱中烘烤，烘烤時(shí)間及溫度隨電極材料種類而變化，目的是使電極材料成型固定，形成微電極。一般為30 100°C，I 5h。例I利用生物加樣筆在紙上制備三電極印刷電極步驟1:將ImL碳漿(埃奇森)和銀漿(埃奇森)分別注入兩支生物加樣筆的筆桿中，其后分別用礦物油密封，防止蒸發(fā)。步驟2:分別持兩支生物加樣筆在紙上書(shū)寫(xiě)。步驟3:將所述紙放入烘箱中于80°C烘烤30分鐘得制備于紙上的三電極印刷電極(圖2)，圖2中深色對(duì)應(yīng)碳電極，淺色對(duì)應(yīng)銀電極。
步驟4:采用循環(huán)伏安法在甲醇二茂鐵溶液(ImM沖測(cè)量電極性能(圖3)。曲線對(duì)稱性好，表明該電極工作正常，性能良好。從圖3中提取不同掃速下的電流峰值，發(fā)現(xiàn)電流峰值與掃速的開(kāi)方成線性關(guān)系(圖4)，表明該電極性能良好。例2利用生物加樣筆在曲面制備碳電極步驟1:將ImL碳漿注入筆桿中，其后用礦物油密封，防止蒸發(fā)。步驟2:持生物加樣筆在彎成曲面的紙上書(shū)寫(xiě)。步驟3:將所述紙放入烘箱中于80°C烘烤30分鐘得制備于曲面上的碳電極。步驟4:用萬(wàn)用表測(cè)量碳電極的電阻為6000歐姆，表明電極導(dǎo)通，證明了該方法在曲面上制備電極的可行性。
權(quán)利要求
1.一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將電極材料注入加樣筆的筆桿(2)中，所述加樣筆還包括筆頭(I)，筆頭(I)的前端開(kāi)設(shè)有樣品流出孔，樣品流出孔內(nèi)設(shè)置有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的球珠(3)，筆頭(I)的后端與筆桿(2)相連通，注入電極材料后，用密封油(6)將電極材料密封在筆桿(2)中； 2)用加樣筆將電極材料書(shū)寫(xiě)在基底上； 3)對(duì)基底上的電極材料進(jìn)行烘烤，得制備于基底上的微電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于:所述加樣筆還包括用于連接筆頭(I)與筆桿(2)的連接裝置(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于:所述書(shū)寫(xiě)是指將筆頭(I)前端接觸基底，然后驅(qū)動(dòng)筆頭(I)在基底上移動(dòng)，使筆頭(I)前端的球珠(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)筆桿(2)內(nèi)的電極材料流出，流出的電極材料涂敷于基底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于:所述球珠(2)的直徑為 lOOnm-lcm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于:所述加樣筆的加樣量范圍為lO-lOOOnL/cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于:所述電極材料為碳漿或銀漿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種加工電化學(xué)微電極的方法，其特征在于:所述基底為玻璃板、塑料板或紙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加工電化學(xué)微電極的方法1)將電極材料注入加樣筆的筆桿中，所述加樣筆還包括筆頭，筆頭的前端開(kāi)設(shè)有樣品流出孔，樣品流出孔內(nèi)設(shè)置有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的球珠，筆頭的后端與筆桿相連通，注入電極材料后，用密封油將電極材料密封在筆桿中；2)用加樣筆將電極材料書(shū)寫(xiě)在基底上；3)對(duì)基底上的電極材料進(jìn)行烘烤，得制備于基底上的微電極，本發(fā)明利用加樣筆在基底上書(shū)寫(xiě)微量電極材料，電極材料經(jīng)過(guò)烘烤得到微電極，具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易、使用靈活、可控等特點(diǎn)，并且適于曲面上的微電極加工。
文檔編號(hào)G01N27/30GK103163197SQ20131007842
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者徐峰, 韓玉龍, 李澤東, 王琳, 盧天健 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)