本发明专利技术提供了一种电化学pH检测用薄膜微电极，用于生化电解质中pH值的精准检测。电极采用薄膜化工艺以及共面化的设计，大大降低了微电极的尺寸。工作电极采用电镀或磁控溅射的方法获得0.1～1.5μm的金层，参比电极采用阳极氯化、丝网印刷、化学气相沉积的方法获得纳米氯化银参比电极，并将固态电解质层PpyPVA点涂在电极表面，实现了电极间距为1μm的微型化设计，提高了电极的稳定性与敏感性，为高可靠性的微型固态传感电极的设计与应用提供了新思路。思路。思路。
【技术实现步骤摘要】
一种电化学pH检测用薄膜微电极及其在生化电解质检测中的应用
[0001]本专利技术属于电化学传感器领域，具体涉及一种电化学pH检测用薄膜微电极及其在生化电解质检测中的应用。
技术介绍
[0002]人体正常的pH值为7.35～7.45，pH值升高或降低会使人体会表现为酸中毒或碱中毒。当pH值降低0.1时，胰岛素的活性就下降30％，免疫细胞功能降低，神经的敏感性下降，内分泌及机体许多重要功能将发生紊乱，癌细胞更易生长扩散，红细胞及血小板易发生聚集等。因此，人体血液中pH值的实时监测与精准测量极为重要。
[0003]当前医院常用的方法是采集血样后，加入相应的反应试剂，通过大型医疗仪器对血样进行检测。检测结果准确，但操作复杂，过程繁琐，耗时长，采血量大，成本高。不适合急救或是自我检测等方面。而且这些设备普遍价格昂贵，有些甚至要几十万或者上百万，不适合基层医疗机构的普遍使用，因此，便携式pH快速检测装置的开发受到极大的关注。其中，pH检测电极是决定其性能的关键部件。pH检测电极是指对溶液中氢离子活度有响应，电极电位随之变化的电极，又称pH测量电极。pH检测电极有氢电极、锑电极和玻璃电极等几种，但最常用的是玻璃电极。玻璃电极是由玻璃支杆以及由特殊成分组成的对氢离子敏感的电极感应玻璃膜和内参比电极组成的复合型电极。玻璃膜一般呈球泡状，球泡内充入内参比溶液，插入参比电极(一般用银/氯化银电极)。单独一支pH指示电极是无法进行测量的，它必须和外参比电极一起才能测量。外参比电极是指对溶液中氢离子活度无响应，具有已知和恒定的电极电位的电极。外参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等几种，最常用的是甘汞电极和银/氯化银电极。参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个固定的参比电势，因此对参比电极的要求是电势稳定、重现，温度系数小，有电流通过时极化电势小。
[0004]这种复合电极的最大优势就是合二为一，使用方便。但是电极的体积较大，而且电极内含液态电解质，运输、储存及检测时都不是很方便，因此，全固态pH检测微电极的设计与开发应用是实现生化电解质中pH快速检测的关键。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是现有传感器微型化及高可靠性的问题，以解决微量分子电化学检测过程中，传统参比电极体积过大问题，并满足微量生化分子的即时检测。有鉴于此，本专利技术提供了一种电化学pH检测用薄膜微电极及其在生化电解质检测中的应用。
[0006]本专利技术的目的是提供一种电化学pH检测用薄膜微电极，微电极基底正面设置有微型电解池(3)，微型电解池(3)内部包括工作电极(1)和参比电极(2)，工作电极(1)和参比电极(2)通过延伸部与电极引脚(4)相连，电极引脚(4)设置于微电极基底正面或背面；微型电解池(3)内部点涂有固态电解质；工作电极(1)和参比电极(2)表面设置有薄膜修饰层，薄膜
修饰层厚度为0.1～20μm。
[0007]微型电解池(3)边缘设置有围坝，所述围坝厚度为100μm，采用PCB阻焊油墨加工。
[0008]工作电极(1)和参比电极(2)形状包括矩形、圆形、椭圆形；工作电极(1)和参比电极(2)还可以为电极叉指条，以齿梳状相互交错或以同心圆形式相互缠绕。
[0009]电极引脚(4)形状包括矩形、圆形。
[0010]工作电极(1)表面修饰贵金属修饰层，包括金、铂、钯，贵金属修饰层厚度为0.1～1.5μm；参比电极(2)表面修饰氯化银
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银合金，氯化银
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银合金修饰层厚度为1～20μm。
[0011]固态电解质包括聚合物导电层和聚乙烯醇(PVA)水凝胶绝缘层；聚合物导电层包括聚吡咯与聚乙烯醇水凝胶(PVA)。
[0012]如附图1所示，为本专利技术制备的电化学pH检测微电极结构示意图。从图中可看出，微电极基底正面设置有微型电解池(3)，微型电解池(3)内部设置有工作电极(1)和参比电极(2)，工作电极(1)和参比电极(2)的形状和面积可以任意调控，可以是矩形，圆形，椭圆形等，工作电极(1)和参比电极(2)通过延伸部与电极引脚(4)相连，电极引脚(4)的形状可以是矩形，圆形，并可设置在微电极同一平面或基底背面。
[0013]如附图2所示，为本专利技术实施例3中电化学pH检测微电极的结构示意图。从图中可看出，微电极基底正面设置有圆形的微型电解池(3)，微型电解池内部有以同心圆形式相互缠绕的两根叉指条，分别为工作电极(1)和参比电极(2)，两根叉指条分别延伸至微电极基底两端的矩形电极引脚(4)。
[0014]如附图3所示，为(a)微型电解池细节图和(b)叉指条线宽线距图。从图中可看出，作为工作电极(1)和参比电极(2)的叉指条以同心圆形式相互缠绕，且具有相同的线宽线距，其中工作电极(1)表面修饰纯金、铂等贵金属，参比电极(2)表面修饰氯化银
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银合金。
[0015]本专利技术的另一目的是提供pH检测薄膜微电极的制备方法。
[0016]具体包括以下步骤：
[0017]S1、工作电极的制备：采用电镀或者磁控溅射的方法，在电极基底表面沉积金、铂、钯等贵金属层；
[0018]S2、参比电极的制备：采用丝网印刷氯化银浆料、电镀氯化银薄膜、CVD化学气相沉积方法，在电极基底表面沉积氯化银薄膜；
[0019]s3、固态电解质的制备：采用聚合方法制备聚合物导电层和聚乙烯醇(PVA)水凝胶绝缘层。
[0020]进一步，所述步骤S3中，聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备方法具体为：配置100g/L聚乙烯醇水溶液，在85℃的水浴锅中搅拌3h以上，使聚乙烯醇粉末完全溶解；取40mL聚乙烯醇水溶液，向其中加入2.5wt％的戊二醛600μL和1M的硫酸600μL，静置1h，形成聚乙烯醇水凝胶。
[0021]进一步，所述步骤S3中，聚合物导电层的制备方法为：配置80～120g/L的PVA水溶液，将PVA水溶液与0.3～0.5mol/L的吡咯单体充分混合搅拌，随后将2.5wt％的戊二醛120～150μL和1M的H2SO4溶液120～150μL加入上述溶液中，并继续搅拌1～2min，静置后形成Ppy/PVA聚合物导电层。
[0022]如附图4所示，为本专利技术实施例1中的纳米多孔氯化银的表面形貌图。从图中可看出，参比电极表面修饰的纳米多孔氯化银呈现多孔状，孔洞大小为20～100nm，韧带宽度为
50～200nm。
[0023]如附图5所示，为本专利技术实施例2中氯化银浆料的表面形貌图。从图中可看出，电极表面由片状氯化银粒子和孔洞构成，粒子大小为10～20μm，空洞大小为5～50μm。
[0024]本专利技术的另一目的是提供一种电化学pH检测微电极在生化电解质检测中的应用，具体可实现生化电解质中的pH精准检测。
[0025]本专利技术采用薄膜工艺加工微电极，表面修饰金属层，厚度为0.1～20μm，稳定性远远高于氯化银浆料电极。同时将工作电极与参比电极进行集成化设计，实现尺寸大幅度缩小，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电化学pH检测用薄膜微电极，其特征在于，所述微电极基底正面设置有微型电解池(3)，所述微型电解池(3)内部包括工作电极(1)和参比电极(2)，所述工作电极(1)和所述参比电极(2)通过延伸部与电极引脚(4)相连，所述电极引脚(4)设置于所述微电极基底正面或背面；所述微型电解池(3)内部点涂有固态电解质；所述工作电极(1)和所述参比电极(2)表面设置有薄膜修饰层，所述薄膜修饰层厚度为0.1～20μm。2.根据权利要求1所述的一种电化学pH检测用薄膜微电极，其特征在于，所述微型电解池(3)边缘设置有围坝，所述围坝厚度为100μm，采用PCB阻焊油墨加工。3.根据权利要求1所述的一种电化学pH检测用薄膜微电极，其特征在于，所述工作电极(1)和所述参比电极(2)形状包括矩形、圆形、椭圆形；所述工作电极(1)和所述参比电极(2)可以为电极叉指条，以齿梳状相互交错或以同心圆形式相互缠绕。4.根据权利要求1所述的一种电化学pH检测用薄膜微电极，其特征在于，所述电极引脚(4)形状包括矩形、圆形。5.根据权利要求1所述的一种电化学pH检测用薄膜微电极，其特征在于，所述工作电极(1)表面修饰贵金属修饰层，包括金、铂、钯，所述贵金属修饰层厚度为0.1～1.5μm；所述参比电极(2)表面修饰氯化银
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银合金，所述氯化银
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银合金修饰层厚度为1～20μm。6.根据权利要求1所述的一种电化学pH检测用薄膜微电极，其特征在于，所述固态电解质包括聚合物导电层和聚乙烯醇(PVA)水凝胶绝缘层；所述聚合物导...
【专利技术属性】
技术研发人员：奚亚男，胡保帅，崔皓博，
申请(专利权)人：惠州市钰芯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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