Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА

ПОЛУЧЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОЭЛЕКТРОДНЫХ СЕНСОРОВ НА ПОЛИМЕРНОЙ ПОДЛОЖКЕ

lana-2021 550 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 72 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 06.03.2020
Основные результаты выпускной квалификационной работы бакалавра состоят в следующем: 1. Произведен анализ, существующих на сегодняшний день, основных микроэлектродных тонкопленочных систем, изучен их принцип работы. Выбрана наиболее перспективная IDA структура для исследования электрохимических свойств. Преимущества данных электродных структур: использование малого количества вещества при измерении; быстрый отклик на электрохимические процессы; возможность модификации структуры микроэлектродов под различные задачи;
Введение

Одна из главных задач науки, решаемых при разработке новых методов электрохимического анализа и аналитических приборов, – повышение чувствительности к определяемому компоненту. Одновременно актуален вопрос миниатюризации приборов. Одним из вариантов усовершенствования подобных датчиков, являются гребенчатые (IDA) структуры имеющие повышенную чувствительность, за счет пар из массивов электродов расположенных на очень близком расстоянии друг к другу. IDA (Interdigitated Array) электроды – это встречно-штыревой массив тонкопленочных микроэлектродов, используемый в таких областях как, системы микроанализа, биосенсоры и нанотехнологии. Основным преимуществом таких структур является миниатюрность и портативность. Быстрая модификация микроэлектродного пространства, под поставленные задачи, позволяет определять отдельные компоненты в многокомпонентных средах. Целью данной работы являлось выявление оптимальной конфигурации микроэлектродных сенсорных систем и оптимальные условия пробоподготовки подложки на основе полиамида и тефлона для обеспечения лучшей адгезии золотой плёнки на поверхности микроэлектродных сенсорных систем. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: – поиск и анализ литературных данных по применению микроэлектродных сенсорных структур для проведения количественного анализа водных и газовых сред; – проектирование и изготовление измерительной ячейки для выполнения экспериментов по изучению электрохимических характеристик тонкопленочных микроэлектродных структур; – получение серии образцов тонкопленочных микроэлектродных структур на подложках из полиамида и тефлона с различной плотностью распределения микроэлектродов на поверхности, с различными геометрическими параметрами микроэлектродов;
Содержание

Введение 5 1 Литературный обзор 6 1.1 Общие сведения об электрохимических системах 6 1.1.1 Принцип работы сенсорных систем 6 1.1.2 Электрохимические методы анализа 10 1.1.2.1 Потенциометрия 10 1.1.2.2 Вольтамперометрия 12 1.1.2.3 Кулонометрия 17 1.1.3 Основные схемы подключений электрохимических ячеек 19 1.2 Современные тонкопленочные сенсорные системы для анализа жид- костей 22 1.2.1 Материалы, используемые при изготовлении электрохимических сенсоров, и способы изготовления электродов 22 1.2.2 «Встречно-штыревые», металлические (IDA) электроды 25 1.2.3 Микроэлектродные системы компании «Micrux» 27 1.2.4 Микроэлектродные системы компании «ALS Company, Ltd» 33 1.2.5 Модификация полианилином «встречно-штыревой структуры» с помощью струйной печати 35 1.2.6 Модификация IDA микроструктуры дисперсией золота и оксидом графена 37 1.2.7 Трехмерный углеродный IDA датчик 39 1.3 Планарные печатные (screen-printed) электроды 41 1.4 Мультисенсорные системы 45 1.4.1 Датчик вкуса на основе встречно-штыревых электродов 48 1.4.2 Микроэлектродные системы в виде чипов 49 1.5 Сенсорные системы на полимерных подложках 50 1.5.1 Области применения сенсоров на полимерных подложках из полиамидов и акрилоподобных материалов 50 2 Экспериментальная часть 52 2.1 Техническое обеспечение проведенных работ 52 2.2 Выбранная структура 54 2.3 Проектирование прототипов тонкопленочных сенсорных структур 55 2.4 Методика изготовления микроэлектродной структуры 56 2.4.1 Подготовка подложки к нанесению электропроводящего слоя 56 2.4.2 Адгезия тонких пленок золота 56 2.4.3 Нанесение электропроводящего слоя золота 57 2.4.4 Изготовление микроэлектродных структур 58 2.5 Возможность применения изготовленных микроэлектродных структур 59 3 Обсуждение результатов 60 3.1 Исследование электрохимических свойств с помощью микроэлектродных датчиков 60 3.2 Снятие вольтапмерограмм стандартных растворов 61 Заключение 64 Список использованных источников 65 ?
Список литературы

1 Варфоломеев С. Д. Биосенсоры / С. Д. Варфоломеев // Соровский образовательный журнал. – 1997. – № 1. – C. 45–49. 2 Будников Г. К. Биосенсоры как новый тип аналитических устройств / Г. К. Будников // Соровский образовательный журнал. – 1996. – № 12. – C. 26–32. 3 Электронные библиотеки // НОУ «ИНТУИТ». – 2003. – Курс лекций по техническим наукам. – (Рус.). – URL: http://www.intuit.ru/studies/courses/590/446/lecture/9933?page=2 [20 сентября 2005]. 4 Дмитревич И. Н. Физико-химические методы анализа: [Учебное пособие] / И. Н. Дмитревич, Г. Ф. Пругло, О. В. Фёдорова. – Санкт-Петербург, 2014. – 78 с. 5 Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры / Б. Эггинс. – М.: Техносфера, 2005.– 335 с. 6 Астафьев Е. А. Что такое потенциостат и как правильно им пользоваться / Е. А. Астафьев. – М.: Черноголовка, 2013.– 50 с. 7 A new interdigitated array microelectrode-oxide-silicon sensor with label-free, high sensitivity and specificity for fast bacteria detection / Xiaohui Tang, Denis Flandre, Jean-Pierre Raskin, et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2011. – №156. – P. 578-587 8 Simulation of Redox-Cycling Phenomena at Interdigitated Array (IDA) Electrodes: Amplification and Selectivity/ M. Odijk, W. Olthuis, V. A. T. Dam, et al. // Electroanalysis. – 2008. – №5. – P. 463-468 9 Сайт компании «MicruX Technologies». – Thin-film microelectrodes for developing applications in electroanalysis field. – 2016 // (Engl.). – URL: http://www.micruxfluidic.com/products-electrochemical_sensors.html [15 June 2016]. 10 Сайт компании «ГЛАВПРИБОР». – Электрохимическая импедансная спектроскопия элементов питания. – 2016 // (Рус.). – URL: http://www.glavpribor.ru/biblioteka/analizator-moschnosti-serii-prizma-351.html [21 марта 2016]. 11 Сайт компании «ALS Company, Ltd.». – IDA electrodes. – 2016 // (Engl.). – URL: http://www.als-japan.com/1379.html [15 June 2016]. 12 A polyaniline-containing filter paper that acts as a sensor, acid, base, and endpoint indicator and also filters acids and bases / D. Dutta, T. K. Sarma, D. Chowdhury, A. Chattopadhyay et al. // Academic Press. – 2005. – №1. – P. 153–159 13 Fabrication of an ammonia gas sensor using inkjet-printed polyaniline nanoparticles / K. Crowley, A. Morrin, A. Hernandez et al. // Talanta. – 2008. – №77. – P. 710–717 14 Graphene-modified Interdigitated Array Electrode: Fabrication, Characterization, and Electrochemical Immunoassay Application / Y. Ueno, K. Furukawa, K. Hayashi, et al. // ANALYTICAL SCIENCES. – 2013. – №29. – P. 55–60 15 Au-IDA microelectrodes modified with au-doped graphene oxide for the simultaneous determination of uric acid and ascorbic acid in urine samples / A. Abellan-Llobregat1, L. Vidal, R. Rodriguez-Amaro, et al. // Electrochimica Acta. – 2017. – №227. – P. 275–284 16 Vashist S.K. Recent advances in electrochemical biosensing schemes using graphene and graphene-based nanocomposites / S. K. Vashist, J. H. T. Luong // Carbon. – 2015. – № 84. – P. 519–550. 17 Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide / S. Stankovich, D. A. Dikin, R. D. Piner, et al. // Carbon. – 2007. – №45. – P. 1558–1565 18 Dense high-aspect ratio 3D carbon pillars on interdigitated microelectrode arrays/ L. Amato, A. Heiskanen, R. Hansen, et al. // Carbon. – 2015. – №94. – P. 792-803 19 Cowlard F. C. Vitreous carbon — A new form of carbon / F. C. Cowlard J. C. Lewis // Journal of Materials Science. – 1967. – № 6. – P. 507–512. 20 Сайт компании «РУСЕНС». – Screen-printed электроды. – 2015 // (Рус.). – URL: http://www.rusens.com/sp.html [23 мая 2015]. 21 Wang J. Screen-Printable Sol ? Gel Enzyme-Containing Carbon Inks / J. Wang, P. V. A. Pamidi, D. S. Park // Analytical Chemistry. – 1996. – № 15. – P. 2705–2708. 22 Antiochia R. A new osmium-polymer modified screen-printed graphene electrode for fructose detection / R. Antiochia, L. Gorton // Sensors and Actuators. – 2014. – № 7. – P. 287–293. 23 Amperometric Glucose Biosensor Based on Adsorption of Glucose Oxidase at Platinum Nanoparticle-Modified Carbon Nanotube Electrode / H. Tang, J. Chen, S. Yao et al. // Analytical Biochemistry. – 2004. – №1. – P. 89–91 24 Chu Z. Advanced nanomaterial inks for screen-printed chemical sensors / Z. Chu, J. Peng, W. Jin // Sensors and Actuators. – 2016. – № 243. – P. 919–926. 25 Wholly printed polypyrrole nanoparticle-based biosensors on flexible substrate / B. Weng, A. Morrin, R. Shepherd et al. // J. Mater. Chem. B. – 2014. – №2. – P. 793–799 26 Власов Ю. Г. Электронный язык – системы химических сенсоров для анализа водных сред / Ю. Г. Власов, А. В. Легин, А. М. Рудницкая // Ж. Рос. хим. общества им. Д.И. Менделеева. – 2008. – Т. 52. – №2. – C. 101-112 27 Multichannel taste sensor using lipid membranes / K. Hayashi, M. Yamanaka, K. Toko et al. // Sensors and Actuators B. – 1990. – Vol. 2. – P. 205—209. 28 Latha R. S. Electronic tongue: An analytical gustatory tool / R. S. Latha, P. K. Lakshmi // Journal of Advanced Pharmaceutical Tecnology & Research. – 2012. – № 3. – P. 197–204. 29 Monitoring of milk quality with disposable taste sensor / M. Y. M. Sim, T. J. Shya, M. N. Ahmad et al. // Sensors. – 2003. – Vol. 3 – P. 340—349. 30 A hydrogel based fluorescent micro array used for the characterization of liquid analytes / A. R. Thete, T. Henkel, R. Gockeritz et al. // Anal. Chim. Acta. – 2009. – Vol. 633. – P. 81—89. 31 Ciosek P. Potentiometric electronic tongues for foodstuff and biosample recognition—An overview / P. Ciosek, W. Wroblewski // Sensors. – 2011. – № 11. – P. 4688–4701. 32 Reichardt C. Solvatochromic dyes as solvent polarity indicators / C. Reichardt // Chem. Rev. – 1994. – № 94. – P. 2319–2358. 33 Khan M. R. A High Sensitivity IDC-Electronic Tongue Using Dielectric/Sensing Membranes with Solvatochromic Dyes / M. R. Khan, A. Khalilian, S. W. Kang// Sensors. – 2016. – № 16. – P. 328–346. 34 A Compact Microelectrode Array Chip with Multiple Measuring Sites for Electrochemical Applications / M. Dimaki, M. Vergani, A. Heiskanen et al // Sensors. – 2014. – Vol. 14. – P. 9505-9521. 35 Comparison of the growth process and electrochemical properties of polyaniline films prepared by pulse potentiostatic and potentiostatic method on titanium electrode / H. H. Zhou, J. B. Wen, X. H. Ning et al. // Appl Polym Sci. – 2007. – Vol. 104. – P. 458–463. 36 Особенности наноструктуры и удельной проводимости тонких пленок различных металлов/ И. В. Антонец, Л. Н. Котов, С. В. Некипелов и др. // Журнал технической физики. – 2003. – Т. 74. – №3. – C. 24–27 37 Crystallization and Morphology of Gold Thin Films on Unpolished Si(100) Substrates after Furnace and Flame Annealing / L. D. Los Santos, A. D. Bustamante, L. F. Leon et al. // Journal of Materials Science and Engineering. – 2010. – Vol. 4. – P. 358–369 38 Kwon H. J. Simulation of cyclic voltammetry of ferrocyanide/ferricyanide redox reaction in the EQCM Sensor / H. J. Kwon and E. Akyiano// Engineering and Computer science. – 2011. – № 19. – P. 673–678. 39 Magnetic field effects in electrochemical reactions / A. Bund, S. Koehler, H. H. Kuehnlein et al. // Electrochimica Acta. – 2003. – Vol. 49. – P. 147–152 40 A Flexible Optical pH Sensor Based on Polysulfone Membranes Coated with pH-Responsive Polyaniline Nanofibers / N. Abu-Thabit , Y. Umar, E. Ratemi et al. // Sensors. – 2016. – Vol. 16. – P. 215–228 41 Dutta D., Sarma T. K., Chowdhury D., Chattopadhyay A. et al. A polyaniline-containing filter paper that acts as a sensor, acid, base, and endpoint indicator and also filters acids and bases / D. Dutta, T. K. Sarma, D. Chowdhury, A. Chattopadhyay et al. // Academic Press. – 2005. – №1. – P. 153–159. 42 Crowley K., Morrin A., Hernandez A. et al. Fabrication of an ammonia gas sensor using inkjet-printed polyaniline nanoparticles / K. Crowley, A. Morrin, A. Hernandez et al. // Talanta. – 2008. – №77. – P. 710–717. 43 Ueno Y., Furukawa K., Hayashi K. et al. Graphene-modified Interdigitated Array Electrode: Fabrication, Characterization, and Electrochemical Immunoassay Application / Y. Ueno, K. Furukawa, K. Hayashi et al. // ANALYTICAL SCIENCES. – 2013. – №29. – P. 55–60. 44 Abellan-Llobregat A., Vidal L., Rodriguez-Amaro R. et al. Au-IDA microelectrodes modified with au-doped graphene oxide for the simultaneous determination of uric acid and ascorbic acid in urine samples / A. Abellan-Llobregat, L. Vidal, R. Rodriguez-Amaro et al. // Electrochimica Acta. – 2017. – №227. – P. 275–284. 45 Vashist S.K. Recent advances in electrochemical biosensing schemes using graphene and graphene–based nanocomposites / S. K. Vashist, J. H. T. Luong // Carbon. – 2015. – № 84. – P. 519–550. 46 Stankovich S., Dikin D. A., Piner R. D. et al. Synthesis of graphene–based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide/ S. Stankovich, D. A. Dikin, R. D. Piner et al. // Carbon. – 2007. – №45. – P. 1558–1565. 47 Amato L., Heiskanen A., Hansen R. et al. Dense high-aspect ratio 3D carbon pillars on interdigitated microelectrode arrays/ L. Amato, A. Heiskanen, R. Hansen et al. // Carbon. – 2015. – №94. – P. 792-803. 48 Cowlard F. C., Lewis J. C. Vitreous carbon – A new form of carbon / F. C. Cowlard, J. C. Lewis // Journal of Materials Science. – 1967. – № 6. – P. 507–512. 49 Сайт компании «РУСЕНС». – Screen-printed электроды. – 2015 // (Рус.). – URL: http://www.rusens.com/sp.html [23 мая 2015]. 50 Wang J., Pamidi V. A., Park D. S. Screen-Printable Sol ? Gel Enzyme?Containing Carbon Inks / J. Wang, V. A. Pamidi, D. S. Park // Analytical Chemistry. – 1996. – № 15. – P. 2705–2708. 51 Antiochia R., Gorton L. A new osmium-polymer modified screen-printed graphene electrode for fructose detection / R. Antiochia, L. Gorton // Sensors and Actuators. – 2014. – № 7. – P. 287–293. 52 Tang H., Chen J., Yao S. et al. Amperometric Glucose Biosensor Based on Adsorption of Glucose Oxidase at Platinum Nanoparticle-Modified Carbon Nanotube Electrode / H. Tang, J. Chen, S. Yao et al. // Analytical Biochemistry. – 2004. – №1. – P. 89–91. 53 Chu Z., Peng J., Jin W. Advanced nanomaterial inks for screen-printed chemical sensors / Z. Chu, J. Peng, W. Jin // Sensors and Actuators. – 2016. – № 243. – P. 919–926. 54 Weng B., Morrin A., Shepherd R. et al. Wholly printed polypyrrole nanoparticle-based biosensors on flexible substrate / B. Weng, A. Morrin, R. Shepherd et al. // J. Mater. Chem. B. – 2014. – №2. – P. 793–799. 55 Баника Ф.-Г. Химические и биологические сенсоры: основы и применения/ Ф.-Г. Баника. – М.: Техносфера. – 2014. – 880с. 56 Власов Ю.Г., Легин А.В., Рудницкая А.М. Мультисенсорные системы типа электронный язык – новые возможности создания и применения химических сенсоров/ Ю.Г. Власов, А.В. Легин, А.М. Рудницкая// Успехи химии. – 2006. – Т.75. – №2. – С.141. 57 Multichannel taste sensor using lipid membranes / K. Hayashi, M. Yamanaka, K. Toko et al. // Sensors and Actuators B. – 1990. – Vol. 2. – P. 205—209. 58 Latha R. S. Electronic tongue: An analytical gustatory tool / R. S. Latha, P. K. Lakshmi // Journal of Advanced Pharmaceutical Tecnology & Research. – 2012. – № 3. – P. 197–204. 59 Reichardt C. Solvatochromic dyes as solvent polarity indicators / C. Reichardt // Chem. Rev. – 1994. – № 94. – P. 2319–2358. 60 Khan M. R. A High Sensitivity IDC – Electronic Tongue Using Dielectric/Sensing Membranes with Solvatochromic Dyes / M. R. Khan, A. Khalilian, S. W. Kang// Sensors. – 2016. – № 16. – P. 328–346. 61 A Compact Microelectrode Array Chip with Multiple Measuring Sites for Electrochemical Applications / M. Dimaki, M. Vergani, A. Heiskanen et al // Sensors. – 2014. – Vol. 14. – P. 9505-9521. 62 Горячко А.И. Исследование свойств IDA электродов в условии радиочастотного электромагнитного поля. Выпускная квалификационная работа (магистерская диссертация)/А.И. Горячко. – Краснодар: КубГУ. Физико-технический факультет. – 2017. – 77с. 63 Kwon H. J. Simulation of cyclic voltammetry of ferrocyanide/ferricyanide redox reaction in the EQCM Sensor / H. J. Kwon and E. Akyiano// Engineering and Computer science. – 2011. – № 19. – P. 673–678.
Отрывок из работы

1 Литературный обзор 1.1 Общие сведения об электрохимических системах 1.1.1 Принцип работы сенсорных систем Электрохимические методы исследований применяют для количественного и качественного анализа различных веществ (жидких, газообразных и твердых). Они основаны на взаимосвязи электрохимических свойств исследуемого вещества и его состава. Результаты электрохимического анализа отличаются высокой точностью, поскольку исследования опираются на физические закономерности, описываемые математическими формулами. Инструмент для электрохимического анализа – электрохимическая ячейка, в состав которой входят электрохимические сенсоры (датчики) [1 – 9]. Электрохимические сенсоры – это устройства, в которых энергия, выделяемая в результате электрохимического процесса, преобразуется в аналитический сигнал.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 75 страниц
3000 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 39 страниц
9300 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 51 страница
2000 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 108 страниц
2700 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 52 страницы
2000 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 70 страниц
1750 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg