納流體芯片中聚丙烯酰胺納孔的電化學(xué)表征.pdf

1、微制造的發(fā)展為納流體研究提供了可控的納米結(jié)構(gòu)，從而為我們對納米級過程的理解和探索其在化學(xué)分析等方面的應(yīng)用提供一個嶄新的機會。本文在納流體芯片中研究聚合物納米多孔結(jié)構(gòu)(nanoporous structure，NPS)的電特性。基于電化學(xué)阻抗譜(electrochemical impedance spectroscopy，EIS)進行了阻抗檢測實驗，利用阻抗特征參數(shù)分析結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)。本文主要內(nèi)容包括:
　　分析了NPS電化學(xué)檢測的

2、基本理論，建立了NPS檢測的等效電路模型。解釋了納流體由于雙電層(electric double layer，EDL)厚度與溝道高度比率降低導(dǎo)致的EDL擴散部分的重疊現(xiàn)象。根據(jù)電導(dǎo)公式估算了微溝道中的溶液電阻，對電荷轉(zhuǎn)移電阻進行了歸一化處理。
　　制作了集成不同交聯(lián)比納米多孔結(jié)構(gòu)的納流控芯片，分析了電解液濃度對阻抗幅值和相位的影響。結(jié)果表明低頻區(qū)，阻抗響應(yīng)的幅值與KCl濃度大小有關(guān)。然而，在高頻階段，幅值的斜率與KCl的濃度幾乎沒

3、有關(guān)系，頻率對阻抗響應(yīng)的影響很小，濃度增大使體系的特征頻率增大。
　　從反應(yīng)動力學(xué)角度分析了電極過程步驟。利用阻抗的最大平均值，對不同KCl電解液下的阻抗數(shù)據(jù)進行標準化處理，發(fā)現(xiàn)標準化的阻抗虛部峰值出現(xiàn)于標準化頻率約為1時，不同濃度下的阻抗曲線相互重疊。根據(jù)電荷轉(zhuǎn)移電阻及時間常數(shù)值，研究了NPS電解液濃度與特征參數(shù)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，在同一種濃度下，納米多孔結(jié)構(gòu)交聯(lián)比差異雖然改變了納米多孔結(jié)構(gòu)的電阻、納米多孔結(jié)構(gòu)雙電層的電容，但