丝网印刷碳电极预处理方法技术

本发明专利技术提出了丝网印刷碳电极预处理方法，其特征在于：所述方法为化学处理法以及化学与电化学结合处理法两种方法，化学处理法是将丝网印刷碳电极在高浓度强碱溶液中浸泡一定时间；而化学与电化学结合处理法是将丝网印刷碳电极在高浓度强碱溶液中浸泡后，再将浸泡后的电极在低浓度的碱溶液中恒电位活化一定时间。相比其他印刷碳电极的预处理方法，本发明专利技术所采用预处理方法处理后的电极可逆性和电子转移速率显著增强，电荷传递阻抗大大减小，电极的活性面积增加十几倍；同时对生物小分子（如多巴胺）的响应增大上千倍。这种预处理方法简单，操作简便，可实现电极批量处理，所用试剂十分廉价易得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电极材料及传感器制造
，更具体涉及一种。
技术介绍
丝网印刷是印刷业的一项传统工艺，有悠久的历史。20世纪60年代以后广泛用于电子 工业生产，作为制作电路板主要工序。如今，在电子、信息等产品的生产过程中，网版印刷 己成为一种必不可》的工艺手段。无论是产品外壳的装饰还是电路、厚膜集成电路、太阳能 电池、电阻、电容、压电元件、光敏元件、热敏元件、液晶显示元件等的制作，在生产过程 中都不同程度地采用了网版印刷工艺。近年来，由于化学传感器的发展，特别是关于电化学传感器的研究，及其在生物医学、 环境领域中的应用拓展，需要一种简单的电极制作技术，批量生产化学性能相同，重现性、 灵敏度较好的，廉价的可一次性使用的传感器，以解决连续监测中难以维持的响应稳定性和 长期重现性及在线、在体分析中不可避免的污染和腐蚀等向题。印刷技术是用于化学传感器 和生物传感器的优良技术。丝网印刷以丝网印版做模具，可印刷各种图案，设计十分灵活， 制作简单，易实现自动化或半自动化，可批量生产。印刷电极常用便宜的塑料基底，因其价 格便宜，重复性好，易于进行修饰，近年来发展迅速，在工业、环境和生物化学方面应用广 泛，进一步促进了即抛型电化学传感器的发展。印刷用的碳桨由石墨粉，有机黏合剂醋酸纤维素和有机溶剂如丙酮，环己酮等组成，这 些有机物质对电极性能有很大的影响，如电阻较大，响应不灵敏，电子传递速率低等缺点。 所以要对制作好的电极进行预处理活化，除去这些在电极表面的有机物质以裸露出更多的电 极活性点——碳粒，并且使电极表面粗糙化以及功能化。目前文献已有报道过几种印刷电极 的处理方法， 一种方法是将电极进行机械抛光，但是该方法对操作者的抛光技术和抛光材料 要求比较高，并且很容易破坏电极。还有一种方法是对电极进行激光处理，利用UV-脉冲激 光对电极表面加热以活化电极，其方法要求有特殊且较昂贵的仪器。另外，还有将电极进行 电化学预处理的报道，主要是在不同溶液中如磷酸缓冲溶液进行阳极化处理，但是活化效果 不尽如人意。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供两种，这两种预处理方法简单，操作简便，可实现电极批量处理，所用试剂十分廉价易得，并且预处理后的电极可逆性和电子转移 速率显著增强，电荷传递阻抗减小，电极的活性面积增加；同时对生物小分子响应增大上千 倍，且可消除抗坏血酸的干扰，实现印刷电极在大量抗坏血酸存在下测定痕量多巴胺。本专利技术的，其特征在于所述方法为将丝网印刷碳电极在 高浓度强碱溶液中浸泡一定时间；所述高浓度强碱溶液的浓度范围为0.1 10mol/L，丝网印 刷碳电极在强碱溶液中的浸泡时间为2~300分钟。本专利技术的，其特征在于所述方法为将丝网印刷碳电极在 高浓度强碱溶液中浸泡后，再将浸泡后的电极在低浓度的碱溶液中恒电位活化一定时间，所 述高浓度强碱溶液的浓度范围为0.1 ~ 10mol/L，丝网印刷碳电极在强碱溶液中的浸泡时间为 2~300分钟；低浓度碱溶液的浓度范围为0.01 ~ 1 mol/L，恒电位所施加的阳极电位范围为+0.6 ~ +2.0V,丝网印刷碳电极在低浓度碱溶液中恒电位活化时间为5 ~ 600秒。本专利技术的显著优点是采用本专利技术处理后的电极可逆性和电 子转移速率显著增强，电荷传递阻抗大大减小，电极的活性面积增加十几倍；同时对生物小 分子如多巴胺的响应增大上千倍，活化后电极表面上的官能团可接上羧基、醌基等含氧功能 团，极大地增强其对多巴胺等生物小分子的电化学响应，且可消除抗坏血酸的干扰，实现印 刷电极在大量抗坏血酸存在下测定痕量多巴胺。这种预处理方法简单，操作简便，可实现电 极批量处理，所用试剂十分廉价易得。 附图说明图1是本专利技术提出的流程示意图。1、丝网印刷碳电极在高浓度强碱溶液中浸泡一定时间；2、浸泡后的电极在低浓度的碱溶液中恒电位活化一定时间；3、有机混合物；4、碳颗粒。 图2是经过不同浓度(1 ~ 8 mol/L)强碱溶液处理后的丝网印刷碳电极在铁氰化钾和亚铁氰化钾混合液中的电荷传递阻抗与时间的关系曲线。其中，参比电极为饱和甘汞电极(SCE);对电极为铂片电极；横坐标为时间t (单位 分钟)；纵坐标为电极电荷传递阻抗At (单位欧姆)。 图3是化学处理法经过不同浸泡时间(0 ~ 90分钟)的丝网印刷碳电极对铁氰化钾体系的响 应图。其中，参比电极为饱和甘汞电极(SCE);对电极为铂片电极；横坐标为电位E (单位 V);纵坐标为电流I(单位^A)。 图4是未经处理与处理后的丝网印刷碳电极对多巴胺的微分脉冲伏安响应曲线。其中，参比电极为饱和甘汞电极(SCE);对电极为铂片电极；横坐标为电位E (单位 V);纵坐标为电流I (单位HA); 5、未经处理的电极对多巴胺的响应；6、经过化学处 理法处理后的电极对多巴胺的响应；7、经过化学与电化学结合处理法处理后的电极对多 巴胺的响应。具体实施方式将丝网印刷碳电极在高浓度强碱溶液中浸泡一定时间；所述高浓度强碱溶液的浓度范围为0.1 ~ 10mol/L，丝网印刷碳电极在强碱溶液中的浸泡时间为2~300分钟。也可以将上述丝网印刷碳电极在高浓度强碱溶液中浸泡处理后，再将浸泡后的电极在低 浓度的碱溶液中恒电位活化一定时间，所述低浓度碱溶液的浓度范围为0.01 lmol/L，恒电 位所施加的阳极电位范围为+0.6 +2.0V，丝网印刷碳电极在低浓度碱溶液中恒电位活化时间 为5~600秒。高浓度强碱溶液可以采用NaOH或KOH等的强碱性水溶液或在所述强碱性水溶液中加 入KHC03、 K2C03、 Na HC03、 Na2C03、 Na2HP04、 Na3P04、 K2HP04或K3P04中的一种或 几种，低浓度碱溶液可以采用NaOH或KOH等的碱性水溶液或在碱性水溶液中加入KHC03、 K2C03、 NaHC03、 Na2C03、 Na2HP04、 Na3P04、 K2HP04或K3P04中的一种或几种。所述的丝网印刷碳电极为印刷上碳浆的印刷电极。下面将结合附图对本专利技术作详细的介绍如图1所示，未经处理的丝网印刷碳电极上碳 颗粒包覆在有机混合物中，经过化学处理法的处理，即将丝网印刷碳电极浸泡在高浓度的强碱溶液中一定时间，高浓度强碱溶液可以是NaOH溶液、KOH溶液等强碱性溶液，浓度范围 为0.1 ~ 10 mol/L，电极在强碱溶液中的浸泡时间为2~ 300分钟，浸泡后碳颗粒裸露在有机混 合物外面，电极的电荷传递阻抗大大减小，电极的活性面积增加十几倍，图2是经过不同浓 度(1 ~ 8 mol/L)强碱溶液处理后的丝网印刷碳电极在铁氰化钾和亚铁氰化鉀混合液中的电 荷传递阻抗与时间的关系曲线，从图中可知，随着浸泡时间的延长，电极电荷传递阻抗迅速 减小。经过化学与电化学结合处理法的处理，即先将丝网印刷碳电极浸泡在高浓度的强碱溶 液中一定时间，再将浸泡后的电极在低浓度的碱溶液中恒电位活化一定时间，高浓度强碱溶 液可以是NaOH溶液、KOH溶液等强碱性溶液，浓度范围为0.1 ~ 10 mol/L，电极在强碱溶 液中的浸泡时间为2 300分钟；低浓度碱溶液可以是NaOH溶液、KOH溶液等碱性溶液， 浓度范围为0.01 ~ 1 mol/L;恒电位活化所施加的阳极电位范围为+0.6 ~ +2.0 V，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝网印刷碳电极预处理方法，其特征在于：所述方法为：将丝网印刷碳电极在高浓度强碱溶液中浸泡一定时间；所述高浓度强碱溶液的浓度范围为０．１～１０ｍｏｌ／Ｌ，丝网印刷碳电极在强碱溶液中的浸泡时间为２～３００分钟。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建军，韦航，林志彬，陈国南，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]