[发明专利]一种石墨烯修饰的Pt电极及检测痕量重金属的方法

权利要求书

1.一种石墨烯修饰的铂电极，其特征在于以在硅片上氧化生成二氧化硅层为基体，然后在二氧化硅基体上蒸镀金属铂电极，最后在铂电极上生长石墨烯，构成石墨烯修饰铂电极。

2.如权利要求1所述的铂电极，其特征在于：

①所述的铂电极的厚度为120-180nm；

②所述的石墨烯厚度为0.7-1.1nm。

3.如权利要求2所述的铂电极，其特征在于：

①铂电极厚度为150nm；

②石墨烯厚度为1-2单层石墨烯厚度。

4.制作如权利要求1所述的铂电极的方法，其特征在于：

1)硅氧化

a.清洗硅片

首先将硅片放在30％的H₂O₂和H₂SO₄按1∶5比例配置清洗液中，进行电炉加热20分钟，冷却后再用去离子水清洗干净，然后用氮气吹干，最后再放入120°C的烘箱中烘烤30分钟，以除去水蒸气；清洗液由H₂O₂和H₂SO₄按1∶5的体积比配制的；

b.氧化生成二氧化硅

利用热氧化方法在硅表面生长SiO₂，硅热氧化有湿氧氧化和干氧氧化两种，具体采用干-湿-干氧化方法氧化：

①干法氧化：1100℃    30min，

②湿法氧化：1100℃    6h，

③干法氧化：1100℃    30min；

2)铂金属电极图形化

铂电极的制作将采用lift-off工艺，具体工艺步骤如下：

a.基片准备：将步骤1)制作硅氧化基体氮气吹干并烘干；

b.涂胶

光刻胶选用AZ4620正性光刻胶，用甩胶台进行旋涂，旋涂程序为：1000rpm，5-15s；3000rpm，20-40s；

c.前烘

旋涂完成后直接将硅片放入80℃的烘箱内放置30min后直接取出进行光刻；

d.曝光

曝光时间选择为30-40s；

e.显影

首先配置体积比为AZ400K∶H₂O＝1∶3的显影液，将曝光后的硅片放入显影液中晃动40s，然后去离子水中清洗，冲洗时间10s，最后用氮气吹干；

f.蒸铂

蒸铂前应进行等离子处理，以清除干净表面残余的光刻胶，同时达到活化表面的作用增加金属的粘附性；并在蒸铂前应先蒸出一层钛，其厚度为20nm，然后在蒸铂；

g.去胶

将蒸过铂的硅片放入丙酮中，放置20-40min后，观察如果有部分光刻胶卷起，就用注射针管冲洗硅表面，以将残留的光刻胶冲掉，直到完全剩下铂电极，然后再用酒精清洗；

3)石墨烯修饰电极制作

利用CVD法，对上述制作好的铂电极生长石墨烯。焦耳加热至950-1150℃，然后通入CH₄，在电极表面铂催化剂的作用下生成了石墨烯，完成了石墨烯修饰铂电极的制作。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

①步骤2)中(a)所述的烘干温度为100-120℃，时间为20-40min；

②步骤2)中(d)所述的曝光时间为35s；

③步骤3)中焦耳加热温度为1000℃。

6.使用如权利要求1-3中任一项所述的铂电极检测痕量重金属的方法，其特征在于采用溶出伏安法，利用MEMS工艺制作的石墨烯修饰的铂电极为工作电极，以Ag/AgCl电极作参考比电极，铂丝电极作为对电极，包括前处理、富集时间和电位设置及溶出伏安法的参数选择，具体是：

1)前处理

在1mol/L的稀硫酸里用循环伏安法进行扫描，电位是从-0.2V到1.2V，速度为50mV/s，循环次数为10次，以完成对工作电极表面的清洗和活化；

2)富集时间和富集电位设置

富集电位选择为-0.9～-1.3V，富集时间为30-240s；

3)溶出

为能检测出Cd及周期表右侧的重金属离子，设定反向扫描起始电位-静息电位和时间，它们分别为-1.2V和15s，差分脉冲溶出伏安法扫描至终止电位0.5V，同时记下溶出伏安曲线。