[发明专利]一种用于重金属离子检测的碳纳米线微阵列电极制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米线阵列电极的制备方法，其特征在于基于MEMS制造工艺的负性光刻胶碳化工艺，基于因几何结构限制引起负性光刻胶刻蚀速率分布不同的现象，通过控制显影时间来控制亚微米级光刻胶丝线阵列的形成，然后将样品置于体积比为95％N₂和5％H₂的混合气体保护下，经高温热解形成碳纳米线阵列。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)清洗硅片：将硅片浸泡于浓硫酸和双氧水混合液中煮沸，去离子水冲洗干净，吹干和烘干；

(2)光刻图形化：在硅片上旋涂负性光刻胶，将前烘好的光刻胶进行光刻处理；

(3)显影：经过曝光的硅片放入显影液中显影，期间可以轻微晃动显影液，以加快显影速率，再将硅片置于清洗液中清洗，然后甩干，在小微柱之间有亚微米级光刻胶丝线的形成；

(4)热解碳化：将硅片置于退火炉中，体积比为95％N₂和5％H₂混合气体保护下，热解碳化形成碳纳米线阵列。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于：

(a)步骤(1)所述的混合液中浓硫酸和双氧水的体积比为5:1，煮沸时间为10-15分钟；

(b)步骤(1)所述的烘干温度为180℃；

(c)步骤(2)光刻图形化中在旋涂负性光刻胶之前先将经步骤(1)清洗烘干的硅片置于空气等离子清洗机中清洗1-2分钟，然后旋涂Durimide7510光刻胶，匀胶速率500r/m，时间10-15s，甩胶速率为3500r/m，时间20-40s，置于100℃热板前烘5min；

(d)步骤(2)中光刻是用波长为250-410nm的紫外光曝光处理的，曝光剂量为150J/cm²；

(e)步骤(3)所述的显影液为HTRD2，清洗液为PGMEA；显影、清洗甩光后在小微柱之间有亚微米级光刻胶丝线的形成；

(f)热解碳化退火炉的升温速率为10-15℃/min，温度为900℃，热解碳化时间为1-1.5小时，再以2℃/min速率降温。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于：

a)步骤(3)光刻处理后在掩膜板上形成50×100的直径为8-15微米间距为8-12微米的透光圆点阵列；

b)步骤(4)热解碳化退火降温至100℃形成碳纳米线阵列。

5.由权利要求1-4中任一项制备碳纳米线阵列电极用于待测样本中铅离子的检测方法，其特征在于采用溶出伏安分析法，具体步骤是：

①将所述的碳纳米线阵列电极与电化学分析仪器连接；

②将待测样本与5mL0.1M醋酸/醋酸钠溶液混合；

③将碳纳米线阵列电极下端浸入溶液，开始溶出伏安分析法测定，伏安法分析参数为：稳定电压+0.55V50s，富集电位-0.6V120s，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0.1～100μg/L范围内呈现出线性关系，相关系为0.994，检出限为0.16μg/L。

6.由权利要求1-4中任一项制备的碳纳米线阵列电极用于待测样本中微量Cu的检测方法，其特征在于检测步骤是：

①将所述的碳纳米线阵列电极与电化学分析仪器连接；

②将待测样本与5mL0.1M醋酸/醋酸钠溶液混合；

③将所述碳纳米线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10s；在pH为4.0的NH₄Cl溶液体系中，Cu²⁺在-0.22V出现灵敏溶出峰，溶出峰电流在Cu²⁺浓度为0.1-100μg/L时呈现出线性关系，检出限为0.1μg/L。