[发明专利]基于MEMS技术的磷酸根电化学传感器及其在动态检测磷酸根中的应用

摘要

本发明公开了一种基于MEMS技术的磷酸根电化学传感器及其在动态检测磷酸根中的应用，所述电化学传感器的制备，包括步骤：1）基底材料的制备；2）纳米钴基微电极的制备；3）Ag/AgCl参比电极的制备；4）离子选择电极的制备；5）微电泳离子分离器件的制备；6）电化学传感器的组装。本发明检测方法能够克服现有磷酸根离子选择电极传感器抗干扰能力的不足，最大限度地减少其它离子对目标离子的干扰，准确度高，可用于现场对土壤等磷酸根离子浓度进行快速检测，在防治农业面源污染以及环境水质总磷在线监测方面有重要应用价值；也适用于对溶液中其他成分离子浓度的选择性高准确度检测，有效满足快速、低成本的分析大量土样和水样的需求。

主权项

1.磷酸根电化学传感器在动态检测磷酸根中的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：1）将含有磷酸根离子的溶液样品注入到微电泳离子分离器件中的样品池（5），在微电泳管道（8）中持续施加适当的分离电压，使溶液中的离子在毛细管电泳力的作用下产生定向运动；2）不同成分的离子因定向运动速度不同而被分开，先到达检测池（10）的其他成分离子被微型液体泵（11）抽入回收池（12）中，在磷酸根离子到达检测池（10）之前，信号检测模块（13）处于关闭状态，不作任何检测；当磷酸根离子到达检测池（10）时，关闭微型液体泵（11），当磷酸根离子全部流入检测池（10）后关闭分离电压，所有离子停止定向运动，此时打开信号检测模块（13），开始对检测池（10）中的磷酸根离子浓度进行检测；所述磷酸根电化学传感器，采用包括以下步骤的方法制备得到：1）基底材料的制备：以硅片作为绝缘基底，在其表面生长1.0μm厚的SiO2氧化层；2）纳米钴基微电极的制备：以步骤1）氧化后的硅片为基底材料，通过MEMS工艺在其正面采用设计好的掩模板制作图形化的钴微电极阵列（3）作为工作电极；3）Ag/AgCl参比电极的制备：在步骤1）氧化后的硅片背面，通过MEMS工艺，采用设计好的掩模板制作图形化的Ag电极， 然后再通过电化学方法氯化处理后即可得到Ag/AgCl参比电极（4）；4）离子选择电极的制备：按照步骤2）和3）分别在硅片的正反面制备好纳米钴基微电极及Ag/AgCl参比电极后，即可得到所需的离子选择电极；5）微电泳离子分离器件的制备：以有机玻璃和SU8厚胶作为基底材料，通过曝光SU8光刻胶加工出微电泳管道（8），采用热压键合完成器件的封装；6）电化学传感器的组装：在微电泳离子分离器件的外围设置测控系统，在离子选择电极上设置信号检测模块（13），将制备的离子选择电极和微电泳离子分离器件进行组装，并在分离器件末端安装微型液体泵（11），从而制备成混合集成的磷酸根离子（PO43‑）电化学传感器。