一种微流控传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种微流控传感器及其制备方法和应用，所述微流控传感器包括微流道层

【技术实现步骤摘要】
一种微流控传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金刚石电极制备技术和微流控领域，具体涉及一种微流控传感器及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]纯净的金刚石本身是一种极好的绝缘体，对其进行掺杂后，可以大幅降低金刚石的电阻，表现出导电性
。
硼掺杂金刚石
(BDD)
具有极宽的电化学窗口
、
更高的电化学稳定性
、
低吸附特性等优势，是理想的电化学传感材料
。
然而从本体溶液到电极表面为线性扩散，因此在传统宏观金刚石电极上标记物生物分子的电化学传感较差，导致动力学缓慢，难以满足高精度
、
高灵敏度微型生物传感电极材料的实际需求
。
[0003]与传统的宏观电极相比，微电极尺寸小，发生在电极表面的是半球形扩散，减小了溶液电阻效应和低电容电流，信噪比更高，质量传递增强，且具有的电活性表面巨大
。
具有微米电极间距离的微流道显示出电极表面与反应器体积的高比，有利于改善反应动力学和加强传质
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微流控传感器，其特征在于：所述微流控传感器包括微流道层
、
工作电极
、
对电极
、
参比电极；所述微流道层包含微流道以及传感电极连线图案，所述工作电极
、
对电极
、
参比电极集成于传感电极连线图案上形成传感电极；所述工作电极
、
对电极
、
参比电极中至少一种为三维掺杂金刚石微电极；所述三维掺杂金刚石微电极包含表面含凹坑的三维互联碳材料，以及设置于凹坑中的掺杂金刚石颗粒，所述三维互联碳材料由若干含中空芯部的碳管三维互联
。2.
根据权利要求1所述的一种微流控传感器，其特征在于：所述碳管的管壁由外碳层和内管壁组成，其中外碳层为不完全结晶的碳，所述内管壁为结晶的碳；所述碳管中，中空芯部的直径为5～
200nm
，管壁的厚度为
20nm
～
500
μ
m
，其中外碳层的厚度＞内管壁的厚度；所述碳管中，中空芯部为竹节状或全中空；任意一根碳管中含有至少一个凹坑
。3.
根据权利要求1所述的一种微流控传感器，其特征在于：所述掺杂金刚石颗粒中的掺杂元素选自为硼
、
氮
、
磷中至少一种；所述掺杂金刚石颗粒的晶体结构为单晶或多晶；所述掺杂金刚石颗粒的颗粒尺寸为
50nm
～
500
μ
m
；所述掺杂金刚石颗粒的掺杂元素浓度＞
10
18
cm
‑3。4.
根据权利要求1‑3任意一项所述的微流控传感器，其特征在于：所述三维掺杂金刚石微电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一：方案一将催化剂设置于基底材料表面，然后将基底材料置于化学气相沉积炉中，于磁电耦合场的辅助下进行化学气相沉积获得含凹坑的三维互联碳材料，所述化学气相沉积过程中，通入含碳气体和氢气，控制含碳气体与氢气的质量流量比为
10
～
40
：
60
～
90
，控制化学气相沉积的温度为
500
～
700℃
，或方案二将催化剂设置于基底材料表面，然后将基底材料置于化学气相沉积炉中，通入含碳气体和氢气，控制含碳气体与氢气的质量流量比为
10
～
40
：
60
～
90
，于
500
～
700℃
，进行化学气相沉积，获得沉积于基底材料的三维互联碳材料，再于三维互联碳材料的表面设置凹坑获得含凹坑的三维互联碳材料，步骤二将步骤一所得的含凹坑的三维互联碳材料的表面直接气相沉积生长掺杂金刚石颗粒，最后将三维互联碳材料剥离基底材料表面，即得三维掺杂金刚石微电极
。5.
根据权利要求4所述的一种微流控传感器，其特征在于：所述方案一与方案二中的基底材料均选自硅
、
锗半导体
、
聚酰亚胺，聚二甲基硅氧烷，聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种；所述方案一与方案二中的催化剂均选自
Ni
源
、Fe
源
、Co
源
、W
源
、Mo
源中的至少一种；所述方案一与方案二中的含碳气体均为甲烷；
所述方案一与方案二中化学气相沉积时的压强均为2～
7kPa
，化学气相沉积的时间均为
0.5
～
6h
；所述方案一中，磁电耦合场的电流为5～
80mA
，磁场强度为
40
～
1000Guass
；所述方案二中，于三维互联碳材料的表面设置凹坑的方式选自超声震荡法
、
等离子体刻蚀中的至少一种
。6.
根据权利要求4所述的一种微流控传感器，其特征在于：所述步骤二中，含凹坑的三维互联碳材料的表面直接气相沉积生长硼掺杂金刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一佳，魏秋平，马莉，邓泽军，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：