的痕量重金属离子(浓度在0.lug/L及以下)，可以显示出明显的优势。
[0014]关于检测重金属离子的检测种类，需要配合检测缓冲液来实现检测，与常规的电极一样°
[0015]总体来说:本申请的技术有以下几点显著优点:
[0016]I)与常规玻碳电极相比，本申请的电极表面采用微纳点阵列，检测灵敏度更高，比常规电极高1-2个数量级；
[0017]2)与其他电极材料相比，本申请所述的电极采用玻碳材料为电极材料，性能稳定，
准确度高；
[0018]3)在制造方法上，本申请电极采用MEMS工艺制作核心部件，批量制造，成本低，一致性好；
[0019]4)与表面修饰电极相比，该电极表面可以抛光研磨，即电极表面由于电化学腐蚀污染后，可以采用抛光的方法，简单有效去除表面污物，即能达到清洁要求，适合多次使用。
[0020]本实用新型与现有技术相比，玻碳微阵列电极具有检测重金属种类多，化学稳定性高，比表面积大，灵敏度更高，检测时间短等优点。该工作电极特别适合于食品分析和环境监测中的溶出伏安法测定重金属离子。(详见实施例)
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型玻碳微阵列电极结构示意图。
[0022]标号说明:1.聚四氟乙烯电极管；2.硅基模具；3.玻碳微阵列电极头；4.铜导线。
[0023]图2是玻碳微阵列电极端面图，标注同图1。
[0024]图3是微电极制备流程图。
[0025]标注说明:5.清洗后的硅基片，6.正面深刻蚀，7.背面深刻蚀，8.胶体浇注及玻璃碳化
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0027]实施例1:一种玻碳微阵列电极制备流程
[0028]以硅深反应离子刻蚀工艺为基础在硅片上制作出玻碳微阵列电极，具体流程如图3所示:
[0029]1、硅基微阵列电极模具制备:
[0030]I)选择双面抛光双面热氧化的硅片为基片，氧化层厚度为I ym，硅片厚度为400 μ m ；
[0031]2)对硅片进行深反应离子刻蚀，其中一面刻出直径3_，深200 μ m的圆腔，即按照常规电极的工作表面进行尺寸设计和制作；
[0032]3)在娃片的另一面对准刻蚀，于圆腔内刻出直径分别为3 μ m、5 μ m、10 μ m、20 μπι、50 μπκΙΟΟ μπι，间距对应分别为 30 μπι、50 μπκΙΟΟ μπι、200 μπι、500 μm、1000 μπι 的深孔阵列，即圆孔直径与间距比为1: 10，通过刻蚀贯穿硅片；
[0033]4)对刻好穿孔的硅片进行高温热氧化，在1200°C高温氧化炉中，在硅片模具的表面及圆孔表面氧化出一层氧化层以保护硅基底，同时起到绝缘作用，氧化时间6-8小时，氧化层厚度为I μπι。
[0034]2、在硅基模具上浇注酚醛树脂等材料浇注；
[0035]将酚醛树脂等材料滴注在制备的硅基模具上，静置一段时间，让酚醛树脂浸透硅片上的所有微孔洞，如果由于胶体流动性差，可以将胶体适当稀释，或在一定负压条件下进行浇注；所述的酚醛树脂可用丙烯腈树脂或聚酰亚胺材料取代，效果相同(下同)。
[0036]3、高温热解碳化
[0037]将硅片放入高温退火炉中，在惰性气体氩气的保护下，以每分钟5_10°C /min的升温速度缓慢加热至1200-1600°C，并保温6-12小时，使酚醛树脂碳化成玻璃碳，之后以2°C /min的降温速度缓慢冷却到室温；
[0038]4、微电极封装
[0039]将制作完成的硅基片上的微阵列电极按照常规电极的尺寸要求进行划片，分隔出电极单元，以聚四氟乙烯管为成型模具，将微电极头封装入聚四氟乙烯管的端部，微电极阵列朝外，连接圆孔朝里，在连接圆孔中填入石墨粉，插入铜导线(直径0.5-1.5mm)与石墨粉及玻碳微阵列电极头充分连接导通，最后用环氧树脂注入聚四氟乙烯管中，固化成型，封装完成电极制备。填入的石墨粉粒径介于0.02-lmm之间。
[0040]实施例2:应用实施例1中玻碳微阵列电极检测样本中铅离子的浓度
[0041]本实用新型电极(即实施例1中所述的玻碳微阵列电极)用于检测重金属铅含量的方法，采用溶出伏安分析法，首先，将所述的电极与铂电极和Ag/AgCl参比电极组成三电极体系，与电化学分析仪器连接；其次，将待测样本与5mL0.1M醋酸/醋酸钠溶液混合；最后，将三电极下端浸入溶液，开始溶出伏安分析法，伏安法分析参数为:稳定电压+0.55V/50S，富集电位-0.6V/120S，平衡时间40s，方波幅度36mV，电位步进值3mV，频率15Hz，工作电位窗口:-0.6V-+0.2V。溶出峰电流与铅浓度0.1?500 μ g/L范围内呈现良好的线性关系，相关系为0.994，检出限为0.05 μ g/L ο
[0042]实施例3:应用实施例1中玻碳微阵列电极对样本中铜离子的测定方法
[0043]将所述玻碳微阵列电极下端浸入待测溶液，用方波溶出伏安法测定饮料样本中微量铜，初始电位-0.05V，电积电位-1.30V，电位增量0.001V/S，方波频率20Hz，方波幅度0.02V，电积时间100s，平衡时间1s0在pH为4.0左右的NH4C1溶液体系中，Cu2+在-0.22V出现灵敏溶出峰，峰电流在Cu2+浓度为0.l-500ug/L时呈现良好的线性关系，检出限为 L
O r~t /Qn /Λ.r\
【主权项】
1.一种玻碳微阵列电极，其特征在于所述的玻碳微阵列电极是由聚四氟乙烯电极管、硅基模具基片、玻碳微阵列电极头和铜导线构成，其中以聚四氟乙烯管为成型模具，将玻璃微阵列电极头封装入聚四氟乙烯管的端部，微电极阵列朝外，连接圆孔朝里，插入铜导线；所述的玻碳微阵列电极头是采用深离子刻蚀工艺在硅基模具的硅片上制成的。2.按权利要求1所述的电极，其特征在于微阵列电极头的电极表面是微纳米点阵，具有微电极阵列的特征；它是基于MEMS技术制作的。3.按权利要求1所述的电极，其特征在于: ①在连接圆孔中填入石墨粉，石墨粉的粒径介于0.02-lmm之间； ②插入的铜导线直径为0.5-1.5_，并与石墨粉和玻碳微阵列电极头连接导通； ③在聚四氟乙烯管中注入环氧树脂，固化成型。
【专利摘要】本实用新型涉及一种玻碳微阵列电极，其特征在于所述的玻碳微阵列电极是由聚四氟乙烯电极管、硅基模具基片、玻碳微阵列电极头和铜导线构成，其中以聚四氟乙烯管为成型模具，将玻璃微阵列电极头封装入聚四氟乙烯管的端部，微电极阵列朝外，连接圆孔朝里，插入铜导线；所述的玻碳微阵列电极头是采用深离子刻蚀工艺在硅基模具的硅片上制成的。所述的玻碳微阵列电极是采用MEMS工艺制作高比表面积的微阵列电极，主要用于检测饮用水、饮料、牛奶或化妆品中痕量重金属离子；检测浓度为0.1μg/L或以下。
【IPC分类】G01N27/30
【公开号】CN204649682
【申请号】CN201520253704
【发明人】蒋洪明, 王晓冬, 金庆辉, 黄善洛
【申请人】能讯传感技术（上海）有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月23日