基于纳米线的新型柔性电化学传感器的构建及其应用

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柔性基底因克服传统硬质基底材料的局限性,因此在电化学传感器、超级电容器等方面得到了广泛的关注。银纳米线(AgNWs)具有极大的比表面积,优异的导电性等优势,是制备柔性导电材料的最佳选择之一。构建基于纳米线的柔性电化学传感器,可以实现多金属柔性电极的开发、提高电极的性能和实现电极的集成化,对于可穿戴电化学传感器的开发具有重大意义。因此本文主要内容如下:1、柔性树枝状金电极的制备及多巴胺的检测以亲水改性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基底,滴涂AgNWs,制备得到AgNWs电极,然后利用电沉积方法在AgNWs上沉积出树枝状金(Dendritic-Au)电极。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对电极的形貌和成分进行表征。并将该柔性电极用于多巴胺(DA)的电化学检测,发现柔性Dendritic-Au电极对DA具有良好的电化学响应,线性范围为5~400μM,灵敏度为357.4μA/(cm~2(m M)),与其他DA传感器对比,这种柔性DA传感器具有更高的灵敏度和更宽的线性范围。2、柔性枝状金电极对乙醇电催化及检测采用1中制备的柔性Dendritic-Au电极对乙醇(ET)溶液进行电催化,电流密度可达49.98 m A cm-2。与单独的金枝电极(即金枝没有沉积到银纳米线上的电极)相比,催化性能提高了近10倍。将该柔性电极应用于ET的检测,发现该柔性电极的线性范围为0.5~17.5 m M,灵敏度为10.79μA/(cm~2(m M))。这种新型柔性电极对ET具有非常好的催化性能、较宽的检测线性范围、较高的检测灵敏度和良好的抗干扰能力。3、柔性鱼骨状Ag/AgCl参比电极制备及柔性三电极集成的初步探索利用恒电位法在AgNWs电极上沉积Ag,制备鱼骨状Ag电极(Fishbone-Ag电极),之后采用电化学氯化法制备出柔性鱼骨状银/氯化银参比电极(Fishbone-Ag/AgCl RE)。采用SEM、XRD、EDS对该参比电极(RE)形貌和成分进行表征,通过电化学测试表明该柔性RE可连续工作达14500 s且可储存长达6个月。该柔性RE的稳定性可以与商业的Ag/AgCl RE相媲美。最后将上述柔性Fishbone-Ag/AgCl RE、碳纸电极分别与柔性Dendritic-Au电极、Pd NPs/AgNWs电极进行三电极集成,并将该集成装置成功用于催化和检测葡萄糖及乙醇。
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