[发明专利]喷墨印刷平面三电极体系的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于电子芯片领域，涉及一种基于纳米金、银墨水喷墨印刷平面三电极的 制备方法和应用。

背景技术

近年来，食品安全成为公众关注的一大热点，测试蔬菜水果中的农药残留，以及测 试食品(例如牛奶，奶粉)中有害添加剂的含量成为日常生活中一大迫切需求。电化学检测 是一种常用的检测分析手段，具有检测速度快，灵敏度高，受客观条件限制较少等优点。在 实验室条件下对农药残留或有害添加剂进行电化学检测时，通常使用的三电极体系如图2 所示，该体系中三个电极彼此独立，架设复杂，很难在日常条件下得到应用，来实现目前迫 切需要的对日常生活中有害物质的检测。为解决这个问题，研制可以方便携带和应用的平 面集成三电极电子芯片势在必行。

平面集成三电极体系芯片，其具有快速检测、便于携带等优点，使得三电极体系能 用于更多、更广的检测。喷墨印刷是快速，低成本，无接触，按需印刷的新型加工技术，常被 用来在工业上印刷电路以及电子芯片，因此被我们选择作为制备平面三电极的首选加工方 式。通过这种方式制得的平面三电极芯片，可以代替传统的三电极体系，实现对日常有害物 质的方便、快捷的检测，并且其制备简单、重复性好、成本低廉，适合从实验室往工业化生产 的转化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于纳米金、银墨水喷墨印刷平面三电极 的制备方法和应用，其操作便捷，可控性强，制备成本低，适用于工业化大规模生产。

为达到上述目的，经研究，本发明提供如下技术方案：

1.基于纳米金、银墨水喷墨印刷平面三电极芯片，其特征在于，包括基底、金电极层、 银电极层、氯化银电极层、铂电极层；金电极层位于基底之上；银电极层位于基底之上；氯化 银电极层覆盖银电极层面积较大的正方形的一端并与银工作电极层部分重叠；铂电极层位 于基底之上；所述金电极层位于所述基底之上且尺寸不大于基底；所述所述银电极层位于 所述基底之上且尺寸不大于基底；所述氯化银电极层位于所述银电极层的面积较大的正方 形之上并与银电极层部分重叠；铂电极层位于所述基底之上且尺寸不大于基底(图1)。

对于金工作电极而言，图1B中a部分的金电极层作为在测试时与电化学工作站连 接的触点，图1B中b部分的金电极层起到连接图图1B中a部分与图1B中c部分的作用，图1B中 c部分的金电极层作为工作电极的测试部分放入电解液中。

对于银/氯化银参比电极而言，图1C中a部分的银电极层作为在电镀及测试时与电 化学工作站连接的触点，图1C中b部分的银电极层起到连接图1C中a部分与图1C中c部分的 作用，图1C中c部分由覆盖于基底上的银电极层以及覆盖于银电极层上的氯化银电极层构 成。

对于铂对电极而言，图1D中a部分的铂电极层作为在测试时与电化学工作站连接 的触点，图1D中b部分的铂电极层起到连接图1D中a部分与图1D中c部分的作用，图1D中c部 分的铂电极层作为测试部分放入电解液中。

优选的，构成所述基底的材料为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯 （PVC）或聚酰亚胺（PI）等（包含但不限于）；构成所述铂对电极的材料为纳米铂；构成所述金 工作电极的材料为纳米金；构成所述银/氯化银参比电极的材料为纳米银。

.基于纳米金、银墨水喷墨印刷平面三电极的制备方法，包括以下步骤：

（1）合成纳米金墨水，将构成金电极层的材料溶液按照预设形状（如图1B）和位置通过 喷墨印刷印制在基底上，制得金电极层；将喷墨印刷制备的金电极与商用的金膜电极作对 比以确保可以用于代替商用的金膜电极。

（2）将构成银电极层的材料溶液按照预设形状（如图1C）和位置通过喷墨印刷印制 在基底上，制得银电极层；

1）将构成银电极层的材料溶液按照预设形状（如图1C）和位置通过喷墨印刷印制在基 底上，制得银电极层；

2）将图1C中c部分放入含氯离子的盐溶液中进行电镀，将图1C中c部分表面的银电极层 转化为氯化银电极层；

3）将电镀后的银/氯化银参比电极放在饱和氯化钾溶液（氯化银层结晶稳定不脱落，保 证参比电极的稳定性），制得喷墨印刷的银—氯化银参比电极；将喷墨印刷制备的银/氯化 银参比电极与商用的银/氯化银参比电极作对比以确保可以用于代替商用的银/氯化银参 比电极。