[发明专利]一种铜基传感器芯片的应用

说明书

本发明属于水质检测技术领域，提供一种铜基传感器芯片及其制备方法和检测方法，所述铜基传感器芯片包括：电极基底、以及位于电极基底表面的从内到外分布的工作电极、参比电极和对电极，其中，所述工作电极和对电极为纯铜电极，参比电极为CuCl₂/Cu电极，采用热转印的方式在覆铜板上加工而成。所述铜基传感器芯片与醋酸醋酸钠缓冲溶液配合使用，用于水体重金属离子检测；所述铜基传感器芯片与氢氧化钠溶液配合使用，用于水质化学需氧量检测，具有极佳的推广应用价值，用于解决现有技术中铜基传感器芯片加工条件苛刻以及用于水质检测对象单一的问题。

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，特别是涉及一种铜基传感器芯片及其制备方法和检测方法。

背景技术

电极法是水质检测中最为常见的方法之一。该方法是通过特定的离子或分子在电极表面发生电化学反应，产生可测量的电压或电流信号，从而达到检测水体中特定目标的目的。近年来，微电子加工技术的快速发展为电极的微型化提供了坚实的技术保障，逐渐发展成为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)领域的热点之一。通常，传感器芯片是采用MEMS工艺在基底上制作出平面的微电极图案。一块传感器芯片大小只有几平米厘米，电极数量达到数十个，电极尺寸只有μM量级。与传统电极相比，微电极传质速率高，欧姆降低，法拉第电流与电容电流比高，表现出更优异的电化学特性。

然而，MEMS工艺需要昂贵的设备、宽敞的车间以及训练有素的技术人员，这些苛刻的条件要求对处于发展建设中的科研单位来说是一笔巨大的投资。因此，只有少数的院校才能够建立起完整的微纳加工设备及条件，这也限制了传感器的微型化发展。

在水质电化学检测技术中，重金属铅离子检测主要采用溶出伏安法测量，水质化学需氧量检测主要采用计时安培法测量，分别在不同电极上检测，实现重金属离子、化学需氧量分别检出，因此开发一种低成本、多用途、高性能的电化学传感器芯片具有极佳的推广价值。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铜基传感器芯片及其制备方法和检测方法，用于解决现有技术中铜基传感器芯片加工条件苛刻以及用于水质检测对象单一的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种铜基传感器芯片，包括：电极基底、以及位于电极基底表面的从内到外分布的工作电极、参比电极和对电极；

所述工作电极包括半径为1～2cm的圆盘以及与所述圆盘相连的工作电极连接线，所述工作电极为纯铜电极；

所述参比电极包括围绕所述工作电极的外半径为3～5cm、圆环角度为 255～265°的第一同心圆弧以及与所述第一同心圆弧相连的参比电极连接线，所述参比电极为纯铜表面氯化后的CuCl₂/Cu电极；

所述对电极包括围绕所述参比电极的外半径为6～8cm、圆环角度为 255～265°的第二同心圆弧以及与所述第二同心圆弧相连的对电极连接线，所述对电极的为纯铜电极；

所述圆盘、所述第一同心圆弧及所述第二同心圆弧之间的间距为0.5～1cm。

优选地，所述工作电极的半径为1cm，所述参比电极的外半径为3cm、圆环角度为260°，所述对电极的外半径为6cm、圆环角度为260°，所述圆盘、第一同心圆弧及第二同心圆弧之间的间距为1cm；

或者所述工作电极的半径为2cm，所述参比电极的外半径为5cm、圆环角度为260°，所述对电极的外半径为8cm、圆环角度为260°，所述圆盘、第一同心圆弧及第二同心圆弧之间的间距为1cm。

本发明还提供一种铜基传感器芯片的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供印有铜基传感器芯片图案的热转印纸，将其覆盖在覆铜板表面后放入热转印机并设置如下参数：加热温度为130～150℃、转速为1～2转/分钟、加热时间为3～5分钟；