DOI:10.1016/j.electacta.2020.137239
本文描述了電紡聚合物纖維電極表面固定的離子載體的電化學性質，以開發用于電解質分析的傳感器。采用靜電紡絲法制備了聚（甲基丙烯酸甲酯）亞微米纖維，通過磁控濺射法在其表面涂覆金層，然后轉移到聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）上，從而制備出一種柔性電極。通過滴鑄混合離子載體-Nafion混合溶液將離子載體固定在這些電極的表面。采用掃描電子顯微鏡結合能量色散X射線光譜儀對傳感器表面進行了研究，以了解模型Ca2+離子載體在電極表面的形態和分布。此外，通過傅立葉變換紅外光譜分析證明了模型Ca2+離子載體可以固定在nafion基質中，保持其構象，而循環伏安法和電化學阻抗譜表明，Ca2+離子載體使靶離子能夠通過這種膜擴散。為了證明離子載體傳感器可用于電解質分析的概念，對固定在柔性電極表面的nafion基質中的Ca2+、NH4+、Cl-和H+離子載體進行了測試，并通過電位法測定了包括人工汗液在內的不同介質中的靶離子。最后，確定了該纖維傳感器的靈敏度、檢測限和選擇性系數。
圖1.Ca2+離子載體的SEM圖像和通過EDX成像的元素圖：A）滴鑄而成并B）固定在Au/Ti/SiO2/Si電極表面的NafionTM基質中。1）選定區域；2）合成圖像；3）O；4）N。
圖2.Ca2+離子載體（橙色曲線），NafionTM（綠色曲線），固定在NafionTM基質中的Ca2+離子載體在與Ca2+離子相互作用之前（紅色曲線）和之后（黑色曲線）的ATR-FTIR光譜。
圖3.A）在0.1M KCl中記錄的Au/Ti/SiO2/Si（Ca2+離子載體固定在NafionTM基質中）的CVs，在添加100mM Ca2+之前（紅色曲線）和之后（黑色曲線）記錄。灰色虛線中的CV對應于0.1M KCl+100mM Ca2+中未修飾的Au/Ti/SiO2/Si；為了進行比較，電流除以100（v=100 mV s-1）。B1,2）在0.1M KCl（紅色）中且存在100mM（黑色）Ca2+時，記錄的Au/Ti/SiO2/Si電極（Ca2+離子載體固定在NafionTM基質中）在開路電勢下的EIS：B1）Nyquist圖和插圖中相應的導納圖，B2）相角的Bode圖。
圖4.A）不同放大倍數下Au/PMMA/PET電極的SEM圖像。B）在Au/PMMA/PET傳感器上固定在NafionTM基質中的Ca2+離子載體的EDX成像元素圖：1）選定區域，2）合成圖像，在CaCl2溶液中孵育前的3）F，4）S，5）N，6）孵育后的Ca2+。
圖5.連續注入不同濃度的Ca2+離子和10-2M干擾離子后，在人工汗液中記錄的Ca2+傳感器的電位響應（黑色曲線）；插圖顯示傳感器的響應時間。在連續注入10-2M Ca2+離子后，在人工汗液中使用不含Ca2+離子載體的NafionTM基質進行的對照實驗（灰色線）。
圖6.在傳感器上記錄的人工汗液中的電位測量值，其中：在連續注入不同濃度的靶離子后，A）NH4+，B）Cl-和C）H+離子載體固定在Au/PMMA/PET電極表面的NafionTM基質中。
微信二維碼
