新型超微電極的制備及在微圖形構(gòu)建方面的應(yīng)用.pdf

1、本論文共包括三部分內(nèi)容，第一章我們制備了幾種新型超微電極并對(duì)其進(jìn)行了表征；第二章利用兩種自制的微電極作為掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)的超微探頭，用兩種方法構(gòu)建了葡萄糖氧化酶(GOx)微米點(diǎn)；第三章將自制的管狀電極與SECM在基底表面沉積各種物質(zhì)和對(duì)基底進(jìn)行表面刻蝕兩種方法相結(jié)合沉積了金的微圖形。 第一章我們采用不同的方法分別制作了幾種新型的材質(zhì)、規(guī)格及性能特點(diǎn)等各不相同的超微電極：凹形鉑微米電極、復(fù)合微/微鉑電極、碳纖維微米管電

2、極和碳纖維納米管電極，并利用掃描電化學(xué)顯微鏡、普通光學(xué)顯微鏡、循環(huán)伏安法等對(duì)其進(jìn)行了表征，結(jié)果證明它們都可以用作SECM的超微探頭。 第二章利用自制的微電極作為SECM的超微探頭，用兩種方法直接在鉑基底上構(gòu)建了GOx微米點(diǎn)。一種方法：用直徑20μm的凹形鉑微米電極作為儲(chǔ)存溶液的容器，在大面積鉑基底電極上直接構(gòu)建了GOx的微米點(diǎn)。在此部分工作中我們利用電化學(xué)方法研究了GOx在鉑電極上的電化學(xué)吸附特性，確定了GOx在鉑電極上電化學(xué)吸

3、附的最佳條件為：GOx濃度為10 mg/mL，溶液中含有0.8x10<'-3> mol/L的Triton X-100，電極吸附電位+1.3V(vs．Ag/AgCl)，恒電位時(shí)間60 min；然后將通過(guò)電化學(xué)絕緣和電化學(xué)刻蝕相結(jié)合的方法制備的凹形鉑電極的凹槽作為盛裝GOx溶液的容器，利用SECM將其逼近到基底鉑電極的上方，通過(guò)GOx的電化學(xué)吸附直接在鉑基底上構(gòu)建得到了GOx的微米點(diǎn)，并利用SEM及SECM對(duì)其進(jìn)行了表征，證明得到的是有活性

4、的GOx微米點(diǎn)，并確定其直徑在20μm左右。另一種方法：利用自制的復(fù)合微/微雙鉑電極作為SECM的筆尖，利用SECM“蘸筆法”直接在鉑基底上構(gòu)建了GOx微米點(diǎn)。此方法將原子力顯微鏡中的“蘸筆式”納米刻飾(Dip-Pen nanolithography，DPN)技術(shù)的理念運(yùn)用到SECM中，根據(jù)上一部分確定的最佳條件首先將GOx電吸附富集到復(fù)合微/微雙鉑電極的其中一根鉑電極上，然后利用SECM將其逼近到鉑基底電極上方，吸附了GOx的鉑微米電

5、極作為工作電極，另一根鉑微米電極同時(shí)作為參比和輔助電極，在其上施加一合適電位使GOx先從鉑微電極上脫吸到溶液中，同時(shí)在基底鉑電極上施加GOx最佳的吸附電位，通過(guò)吸附-脫吸-再吸附的過(guò)程使GOx轉(zhuǎn)移并固定到基底鉑電極上，并利用SECM對(duì)其活性進(jìn)行了表征，從而證明得到的是有活性的GOx微米點(diǎn)，其直徑在20μm左右。 第三章在本實(shí)驗(yàn)室利用化學(xué)透鏡的原理將SECM在基底表面沉積各種物質(zhì)和對(duì)基底進(jìn)行表面刻蝕兩種方法相結(jié)合沉積金的方法之上研

6、究了一種新的SECM沉積金的方法-將管狀電極與SECM在基底表面沉積各種物質(zhì)和對(duì)基底進(jìn)行表面刻蝕兩種方法相結(jié)合沉積金。在此部分工作中碳纖維微米管狀電極用作盛裝一定濃度的pH為8.2的KAu(CN)<,2>和KF及NaNO<,2>混和液的容器同時(shí)作為SECM的探頭，利用SECM將探頭向Si基底逼近并使探頭盡量靠近基底，控制條件使管內(nèi)的溶液在空氣中自然流出，同時(shí)在碳纖維微電極上施加能夠使NO<,2><'->。氧化的正電位+1.5 V(vs.

7、Ag/AgCl)，使NO<,2><'->被氧化成NO<,3><'->,H<,2>O釋放出H<'+>，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，探頭上產(chǎn)生的H<'+>逐漸累積，逐漸累積的H<'+>隨著管狀電極內(nèi)部溶液的流出一同流向Si基底，使基底上方探頭附近溶液pH逐漸降低，當(dāng)降低到一定程度時(shí)，Si被氧化并與F<'->結(jié)合生成SiF<,6><'2->，對(duì)基底進(jìn)行刻蝕，同時(shí)Au(CN)<,2><'->被還原成Au，從而實(shí)現(xiàn)金的沉積。此方法利用管電極儲(chǔ)存大量溶液，