铂黑修饰电极
微型化是未来新一代传感器的重要发展趋势之一,而作为安培型生物传感器的信号换能器,电极系统的微型化及微电极的设计和制备是安培型生化传感器研究领域的热点。通过电极结构和的改进和纳米材料的表面修饰研究,对提高微电极芯片及微传感器的电化学检测性能有重要研究价值。铂黑(Platinum black)是纳米级的金属铂颗粒,是用于表面修饰的重要纳米材料之一。
图a所示为平面电极表面修饰铂黑后的整体形貌,可以看见在电极中心平面区域生成的铂黑层较为“平坦”,形成的微粒分布较为均匀而致密(如图b)。而电极边缘区域生成的铂黑成簇状,这种“铂黑簇”的放大照片如图c所示,从照片中我们可以看到这种“铂黑簇”是突出于电极表面向上不断沉积形成,并形成许多枝状的、疏松的、如“珊瑚”般的结构,显然这种结构相对于电极中心平坦区域形成的铂黑结构要具有更高的表面积,催化效果更强。
图d所示为立体结构电极表面修饰铂黑后的整体形貌,可以看见铂黑层覆盖在电极表面,在微池结构存在的区域铂黑层并不平坦,特别是在微池结构的方孔边缘,铂黑不断沉积,向电极表面外延伸(图e),形成了较多的凸出于电极平面的“铂黑簇”。图f 所示为对微池边缘处形成的“铂黑簇”结构的放大照片,它们具有与图c所示相类似的疏松结构,都具有更高的表面积。
在电沉积形成铂黑的过程中,铂颗粒的沉积区域和沉积速度都与电场强度有直接关系。沉积电流在电极表面上的分布,实质上就是在外电场作用下离子运动的轨迹,也可以称为电力线的分布。而电力线在电极表面上分布的疏密程度,与电极之间的相对位置和电极形状等因素有关。