一种高灵敏度的铅离子传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种测试溶液中铅离子的简单高效的传感器，制作过程主要包括以下步骤：配制一定浓度的氧化石墨烯溶液；将所得溶液刮涂在衬底上刮涂成一定厚度，干燥后，在所得样品上制作电极。本发明专利技术提供的这种新型的固态器件，不仅灵敏度和离子选择性高，制作简单，便于批量化生产，而且便携性高，能够广泛用于重金属离子的检测设备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境检测领域，具体涉及一种高灵敏度、工艺简单的氧化石墨烯基铅离子传感器的制作和检测效果。
技术介绍
铅离子是一种典型的重金属离子，在生物体内很难降解，而且人类处于食物链的顶端，接触到的铅离子源很多，一旦过量摄入，就会导致蛋白质变性而引起中毒，对人体的危害很大。因此，我国规定饮用水中铅（Pb）的含量不得超过0.01mg/L(即4.826×10-8M)。尽管目前的有很多的方法对铅离子进行检测，如原子光谱法、质谱分析法、电化学分析法等等，但这些方法需要在实验室里进行，已不能满足重金属离子检测的时效性和便携化的要求。近几年二维结构材料的兴起，给铅离子的快速、高灵敏度检测提供了新的思路。本专利技术涉及一种新型的高灵敏度的氧化石墨烯基传感器，这种传感材料的有效探测距离可以达到30nm左右(约是传统传感材料的5倍)，所以这种传感器对铅离子的探测具有很高的灵敏度，而且便于携带，可以在环境检测中实现实地取样实时监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用氧化石墨烯的高溶解性和长探测距离，制作一种新型高灵敏度的重金属离子传感器。这将解决目前重金属检测的灵敏度、时效性和便携性的问题。本专利技术的技术解决方案包括以下步骤：1、将一定浓度的氧化石墨烯粉体在适当溶剂中超声分散均匀;2、调节刮刀高度和速度，在目标衬底上刮涂一定厚度的氧化石墨烯溶液；3、待氧化石墨烯干燥后，控制两级间距，制作电极；4、对不同浓度的铅离子溶液进行检测。本专利技术的优点是对铅离子有很好的选择性和高的灵敏度，工艺简单，便于批量化生产，而且便携性高，能够在环境检测中实现实地取样实时监测。附图说明图1实例1探测结果图。图2实例2探测结果图。图3实例3探测结果图。具体实施方式1、将氧化石墨烯粉体在电导率≥18.25Ωcm-1去离子水、乙醇或者两者的混合溶液中超声分散，配制1-20mg/mL的氧化石墨烯溶液;2、调节刮刀高度，在目标衬底上刮涂厚度1μm—4mm的氧化石墨烯溶液，刮涂速度为1-20mm/s；3、待氧化石墨烯干燥后，控制两级间距在3-15mm，制作电极；4、对不同浓度的铅离子溶液进行检测，测试器件的探测。实例1将氧化石墨烯粉体在电导率≥18.25Ωcm-1去离子水中超声分散，配制1mg/mL的氧化石墨烯溶液;调节刮刀高度，在印制电路板（PCB）上刮涂厚度1μm的氧化石墨烯溶液，刮涂速度为8mm/s；待氧化石墨烯在室温下自然干燥后，控制两级间距在3mm，制作电极；配制1×10-3M,1×10-4M,1×10-5M,1×10-6M,1×10-7M,1×10-8M,1×10-9M的Pb(NO3)2溶液；测试纯器件的电阻以及滴加同体积不同浓度Pb(NO3)2溶液稳定后器件的电阻。实验结果如图1，其中正方形表示纯器件的电阻R，圆点表示滴加同体积不同浓度Pb(NO3)2溶液后器件的电阻R’，五角星表示滴加Pb(NO3)2前后器件电阻的变化率，即η=（R－R’）/R。从图中可以看出η≥92%，说明器件对铅离子有很好的探测效果，而且这种电阻的变化率与待测Pb(NO3)2溶液的浓度有关。实例2将氧化石墨烯粉体在电导率≥18.25Ωcm-1去离子水和酒精体积比为1:1的混合溶液中超声分散，配制20mg/mL的氧化石墨烯溶液;调节刮刀高度，在硅片上刮涂厚度为2mm的氧化石墨烯溶液，刮涂速度为20mm/s；待氧化石墨烯在50℃干燥后，控制两级间距在15mm，制作电极；配制1×10-3M,1×10-4M,1×10-5M,1×10-6M,1×10-7M,1×10-8M,1×10-9M,1×10-10M的Pb(NO3)2溶液；测试纯器件的电阻以及滴加同体积不同浓度Pb(NO3)2溶液稳定后器件的电阻。实验结果如图2，其中正方形表示纯器件的电阻R，圆点表示滴加不同浓度Pb(NO3)2溶液后器件的电阻R’，五角星表示滴加Pb(NO3)2前后器件电阻的变化率，即η=（R－R’）/R。从图中可以看出即使当Pb(NO3)2溶液达到1×10-10M时，η≥94%,说明器件对铅离子有很好的探测效果，而且这种电阻的变化率与待测Pb(NO3)2溶液的浓度有关。实例3将氧化石墨烯粉体在酒精溶液中超声分散，配制10mg/mL的氧化石墨烯溶液;调节刮刀高度，在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）上刮涂厚度4mm的氧化石墨烯溶液，刮涂速度为10mm/s；待氧化石墨烯在80℃下干燥后，控制两级间距在10mm，制作电极；配制1×10-3M,1×10-4M,1×10-5M,1×10-6M,1×10-7M,1×10-8M的Pb(NO3)2溶液；测试纯器件的电阻以及滴加同体积不同浓度Pb(NO3)2溶液稳定后器件的电阻。实验结果如图3，其中正方形表示纯器件的电阻R，圆点表示滴加不同浓度Pb(NO3)2溶液后器件的电阻R’，五角星表示滴加Pb(NO3)2前后器件电阻的变化率，即η=（R－R’）/R。从图中可以看出η≥92%,说明器件对铅离子有很好的探测效果，而且这种电阻的变化率与待测Pb(NO3)2溶液的浓度有关。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高灵敏度的铅离子传感器，其特征在于，所述方法为将氧化石墨烯粉体超声分散后涂覆在目标衬底上，干燥后在氧化石墨烯样品上做电极，制作传感器。

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度的铅离子传感器，其特征在于，所述方法为将氧化石墨烯粉体超声分散后涂覆在目标衬底上，干燥后在氧化石墨烯样品上做电极，制作传感器。2.如权利要求1所述的高灵敏度氧化石墨烯基传感器，其特征在于，探测浓度<10-8M,电阻变化率>90%。3.如权利要求1和2所述的传感器，其特征在于，对铅离子（Pb2+）有很好的探测效果，而对铜离子（Cu2+），锌离子（Zn2+），铋离子（Bi2+），铁离子（Fe2+），锰离子（Mn2+）等其他重金属离子响应很小（探测浓度在10-3M左右）。4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述氧化石墨烯粉体的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宝平，王小周，王秋泽，董圆柱，程健，王玉鹏，
申请(专利权)人：江南石墨烯研究院，常州博碳环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32