一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种ZIF
‑
8金阵列阻抗传感器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器及其制备方法与应用，属于新型纳米材料

。

技术介绍

[0002]金属有机框架
(MOF)
是一类多孔结构的配位聚合物，由金属中心和有机配体组成，由于其独特的超高比表面积
、
可调谐晶体尺寸
、
可功能化内部孔隙，由于高比表面积和高孔隙率会带来更多的活性位点，
MOF
材料在催化
、
气体存储和分子分离等方面已实现较为广泛的应用
。
沸石咪唑框架
‑
8(ZIF
‑
8)
由
Zn
2+
与四个2‑
甲基咪唑
(2
‑
MI)
配体通过配位键结合成正四面体结构，
ZIF
‑8的拓扑结构源于
Im
‑
Zn
‑
Im
桥，它和沸石中
Si
‑
O
‑
Si
桥一致，因此框架结构具有热稳定性，它可在空气中保存，且在有机溶剂
、
水和碱性溶液中保持孔隙率和有序的晶向
。MOF
粉末可批量合成已具有较好的商业化可行性，将
MOF
集成到微电子区域也具有较大的潜力，例如作为传感涂层
、low
‑/>k
电介质等
。
在微电子中利用
MOF
优良特性亟需解决的一个问题就是开发稳定的
MOF
薄膜沉积方法
。
迄今为止，所有报道的
MOF
薄膜修饰阵列电极都是在
MOF
粉末制备的基础上进行的，其中，一种方法是在液相中合成
ZIF
‑8粉末，再将
ZIF
‑8均匀分散在溶剂里，将分散好的溶液滴在电极表面并烘干；另一种方法是将电极浸入金属盐和有机配体的混合溶液里，
ZIF
‑8在电极表面成核形成薄膜
。
这些液相成膜的方法与微电子制造工艺不兼容，因为预制电路与
MOF
合成溶液接触会导致腐蚀和化学污染
。
此外，溶剂的使用会引起安全性和成本问题，且与微电子行业战略路线图中规定的“绿色制造”原则冲突
。
[0003]物理气相沉积
(PVD)
技术是在真空条件下，将沉积物以原子或分子蒸发的形式，由固态转变为气相，并利用辉光放电产生的等离子体，将沉积物沉积到基底上的方法
。
化学气相沉积
(CVD)
是一种微电子制造领域的基石性技术，蒸发物质在基板上或者附近发生反应，可形成厚度可控的均匀薄膜
。
使用化学气相沉积技术在阵列电极表面生长
ZIF
‑8薄膜，可以解决溶剂污染和微电子制造工艺不兼容的问题
。
化学气相转化金属有机框架材料
(MOF
‑
CVD)
主要有两个步骤：先沉积一定厚度的氧化物薄膜作为前驱体，再将氧化物在有机蒸汽中转化为
MOF。
[0004]常见的霉菌毒素主要有6种：黄曲霉毒素
(AFs)、
呕吐毒素
(DON)、
伏马毒素
(FUM)、T
‑2毒素玉米赤霉烯酮
(ZEN)、
赭曲霉毒素
A(OTA)
，由于具有显著的“三致”毒性，严重威胁人类健康
。
黄曲霉毒素是由黄曲霉和寄生曲霉产生的次级代谢产物，黄曲霉毒素
B1(AFB1)
是最常见的黄曲霉毒素，对人具有显著的肝脏毒性和诱发肝癌的毒性，属于一类强致癌物
。
其对性是氰化钾的
10
倍，砒霜的
68
倍
。
我国对
AFB1
在婴幼儿配方食品中的最高允许含量为
0.5
μ
g/Kg。
脱氧镰刀菌烯醇，主要由禾谷镰刀菌，黄色镰刀菌，燕麦镰刀菌产生，是单端孢霉烯
B
族毒素，可引发机体呕吐反应，故称为呕吐毒素
(DON)。DON
具有急性毒性，可导致免疫毒性，细胞毒性，致畸形毒性，及诱发肝癌的毒性
。DON
是最为常见的单端孢毒素，检测限多为
mg/kg
量级
。
因此，有必要提供一种基于微阵列传感器的霉菌毒素的检测方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器，通过对传统的金阵列电极表面修饰
ZIF
‑8改性得到；
ZIF
‑8的高比表面积和孔隙率，较多的活性位点，可以用于高效选择性吸附多环苯环类小分子化合物
。
[0006]本专利技术
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器吸附霉菌毒素后，由于霉菌毒素具有导电特性，可随着吸附霉菌毒素的浓度增加，金阵列
ZIF
‑8中的载流子越多，传感器阻抗越低，以此实现霉菌毒素定量检测的目的
。
[0007]本专利技术
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器具有对
AFB1
和
DON
的高效选择性吸附效果，其阻抗检测信号灵敏，阻抗信号响应迅速稳定的优势
。
[0008]本专利技术提供的
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器包括金纳米薄膜微阵列和
ZIF
‑8，所述
ZIF
‑8修饰于所述金纳米薄膜微阵列电化学阻抗传感器的金阵列电极表面；
[0009]其中，阵列电极部分由底层的金阵列结构和表层的
ZIF
‑8阵列结构构成，阵列工作区域面积优选为
2500
μ
m
×
1980
μ
m
，金阵列三维尺寸优选为
2500
μ
m
×
10
μ
m
×
100nm(
长
×
宽
×
高
)
，
ZIF
‑8阵列三维尺寸优选为
2500
μ
m
×
10
μ
m
×
1.10
μ
m。
[0010]优选地，所述金纳米薄膜微阵列电化学阻抗传感器包括沉积于硅片上的二氧化硅层
、
铬层和所述金阵列电极
。
[0011]优选地，所述金阵列电极的阵列宽度为
9.9
～
10.1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器，包括金纳米薄膜微阵列电化学阻抗传感和
ZIF
‑8，所述
ZIF
‑8修饰于所述金纳米薄膜微阵列电化学阻抗传感器的金阵列电极表面
。2.
根据权利要求1所述的
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器，其特征在于：所述金纳米薄膜微阵列电化学阻抗传感器包括沉积于硅片上的二氧化硅层
、
铬层和所述金阵列电极
。3.
根据权利要求1和2所述的
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器，其特征在于：所述金阵列电极的阵列宽度为
9.9
～
10.1
μ
m
，阵列间隔为
9.9
～
10.1
μ
m
，长度为
2500
～
3000
μ
m
，金层的厚度为
100
～
150nm
；所述
ZIF
‑8的厚度为
750
～
1100nm。4.
权利要求1‑3中任一项所述
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器的制备方法，包括如下步骤：将所述金纳米薄膜微阵列电化学阻抗传感的金表面沉积厚度为
110
～
120nm
的氧化锌，记为
Au
‑
ZnO
，然后将所述
Au
‑
ZnO
以半埋入式的方式转移至装有2‑
甲基咪唑坑道的反应釜中，通过化学气相转化的方法，得到
ZIF
‑8，即得到所述
ZIF
‑8金阵列阻抗传感器
。5.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：江海洋，沈建忠，王嗣涵，王战辉，温凯，于雪芝，余文博，张帅，熊进城，王梓乐，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：