Composition and Fabrication of the

Composition and Fabrication of the COD Sensors.
CNT−polymer composites are materials currently applied to the fabrication of high performance carbon-based electrochemical sensors. For an online application, like in situ analysis of COD, these materials should be mechanically and
chemically robust. In this work, PS was chosen because it gives rise to composites with a mechanical stability higher than that of most polymers. Besides, carboxylated MWCNTs were used as conductive components instead of graphite given their high surface area and excellent electronic properties. The weight percentage of the carbon component (13.4% MWCNT) in the composite material was decreased by more than 2-fold in comparison with the sensor material previously reported by our group based on a graphite−PS composite containing 31% weight loading of the conductive component.
Another added advantage of this composition and preparation is that the MWCNTs and the inorganic electrocatalysts are readily exposed to the environment. This is a significant improvement from our previous results, in which a mechanical polishing methodology was applied to the composite surface to remove the thin layer of PS that covered the conductive and catalytic materials. An oxygen plasma process was also proposed by our group to effectively remove the PS layer and thus expose the MWCNTs underneath.However, oxygen plasma exposure could damage the chemical structure of the inorganic catalysts or even deactivate their electrocatalytic properties. Avoiding this activation step simplifies and reduces both the duration and cost of the device fabrication process. The combined sonication-agitation step, mentioned in the Materials and Methods, did play a key role in achieving an optimum dispersion of the three components (MWCNT-PS-catalyst) inthe mixture, which directly influenced the conductive and catalytic properties of the resulting composite material. Inaddition, the presence of hydrophilic −COOH groups in the MWCNTs could enhance their orientation toward the surface of the material composite during the curing process, thereby facilitating their accessibility to the measuring solution. SEM images of a sensor surface are shown in Figure S1 in the Supporting Information. All the inorganic catalysts used in this work have been already reported for COD analysis. 22,23,26,27 However, it should be stressed that the catalyst preparation, structure, and incorporation in the sensor device were markedly different in all cases except in the CuO/AgO one, whose application was previously reported by our group, as described above (Table S1 in the Supporting Information). From the chemical perspective, previous works described the in situ electrodeposition of these catalysts on glassy carbon electrodes using metallic salts as precursors. The electrodeposition processes gave rise to different structures such as nanoparticles or films whose catalytic properties were affected by different parameters
including the electrolytic medium, concentration of precursor, organic additives, pH, or deposition time. In this work, all the applied inorganic catalysts were commercially available and were readily incorporated in a conductive composite matrix that was used as the electrode material. This composite material could be easily developed onto a conductive substrate in order to prepare the sensor. From the technological perspective, batch fabrication of the previously reported devices that incorporated these electrocatalysts is a serial one-at-a-time process that includes several steps and makes it more difficult to implement. Here, the toluene dispersion used for the development of the composite material could be cast by different deposition techniques on different substrates. Then, many sensor devices could be prepared simultaneously, and therefore, the process can be scaled up for mass production. Up to now, the composite material was manually processed on the surface of thin-film metal electrodes, which are just used as conductive substrates to facilitate the composite wiring. However, a parallel process of the composite material could be carried out by printing techniques, such as screen-printing or inkjet printing onto nonconductive substrates, which included electrical tracks and connection pads previously defined with other conductive materials. Working in this way, the sensor fabrication process would be simpler, more cost-effective, and easily scalable for mass-production.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

องค์ประกอบและการผลิตของเซ็นเซอร์ CODCNT−polymer คอมโพสิตเป็นวัสดุที่ใช้ในการผลิตเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีใช้คาร์บอนประสิทธิภาพสูง สำหรับโปรแกรมที่ออนไลน์ เช่นวิเคราะห์ในแหล่งกำเนิดของ COD วัสดุเหล่านี้ควรจะเป็นกลไก และทนทานสารเคมี ในงานนี้ PS ถูกเลือก เพราะจะทำให้เกิดคอมโพสิต มีความเสถียรเชิงกลที่สูงกว่าโพลิเมอร์ส่วนใหญ่ , Carboxylated MWCNTs ถูกใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าแทนกราไฟท์ที่ให้พื้นที่ผิวสูงและอิเล็กทรอนิกส์คุณสมบัติยอดเยี่ยมของพวกเขา เปอร์เซ็นต์น้ำหนักของส่วนประกอบของคาร์บอน (13.4% MWCNT) ในวัสดุคอมโพสิตถูกลดลงกว่า 2-fold เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซ็นเซอร์ที่รายงานตามกลุ่มของเราอิงประกอบ graphite−PS ที่ประกอบด้วยการโหลดน้ำหนัก 31% ของคอมโพเนนต์ที่นำไฟฟ้าอื่นเพิ่มขององค์ประกอบนี้ และเตรียมที่คือ MWCNTs และ electrocatalysts นินทรีย์จะพร้อมสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม การปรับปรุงงมากจากผลของเราก่อนหน้านี้ ซึ่งใช้วิธีการขัดกลการเอาชั้นบาง ๆ ของ PS ที่ครอบคลุมวัสดุนำไฟฟ้า และตัวเร่งปฏิกิริยาผิวผสมอยู่ กระบวนการพลาสมาออกซิเจนยังมีการนำเสนอ โดยกลุ่มของเราชั้นเอา PS effectively และจึง เปิดเผย MWCNTs ใต้ อย่างไรก็ตาม แสงพลาสม่าออกซิเจนสามารถทำลายโครงสร้างทางเคมีของตัวเร่งปฏิกิริยาอนินทรีย์ หรือแม้แต่ปิดใช้งานคุณสมบัติ electrocatalytic หลีกเลี่ยงนี้เปิดใช้งานขั้นตอน simplifies และลดระยะเวลาและต้นทุนของกระบวนการผลิตอุปกรณ์ ขั้นตอนรวม sonication-ปั่นป่วน กล่าวถึงวัสดุและวิธีการ ไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการบรรลุการกระจายที่เหมาะสมสามชิ้น (MWCNT PS เศษ) ในส่วนผสม ที่ influenced โดยตรงคุณสมบัตินำไฟฟ้า และตัวเร่งปฏิกิริยาของวัสดุคอมโพสิตผล โรงแรมนี้มี การปรากฏตัวของกลุ่ม −COOH น้ำใน MWCNTs จะเพิ่มประสิทธิภาพของแนวไปทางพื้นผิวของคอมโพสิตวัสดุระหว่างการบ่ม ผันผวนเมื่อโซลูชันการวัด ภาพ SEM ผิวเซ็นเซอร์จะแสดงในรูป S1 ในข้อมูลสนับสนุน สิ่งที่นินทรีย์ทั้งหมดที่ใช้ในการทำงานนี้ได้ถูกรายงานแล้ววิเคราะห์ COD 22,23,26,27 อย่างไรก็ตาม มันควรจะเน้นที่ เตรียมเศษ โครงสร้าง และประสานในอุปกรณ์เซนเซอร์ได้อย่างเด่นชัดจึงแตกต่างกันในทุกกรณียกเว้นใน CuO/มา หนึ่ง ซึ่งมีโปรแกรมประยุกต์ก่อนหน้านี้รายงาน โดยกลุ่มของเรา ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น (ตาราง S1 ในข้อมูลสนับสนุน) จากมุมมองทางเคมี ทำงานก่อนหน้านี้อธิบายเตรียมในแหล่งกำเนิดของสิ่งเหล่านี้บนขั้วไฟฟ้าคาร์บอนสะท้อนแสงวิบวับใช้เกลือโลหะเป็นสารตั้งต้น กระบวนการเตรียมก่อให้เกิดโครงสร้างจึงแตกต่างกันเช่นการเก็บกักหรือ films มีคุณสมบัติเร่งปฏิกิริยาถูก affected โดยพารามิเตอร์จึงแตกต่างกันรวมทั้งเป็นสื่อไฟฟ้า ความเข้มข้นของสารตั้งต้น สารอินทรีย์ ค่า pH หรือเวลาที่สะสม ในงานนี้ สิ่งอนินทรีย์ที่ใช้ทั้งหมดถูกจำหน่าย และได้ถูกรวมในเมทริกซ์คอมโพสิตวัสดุนำไฟฟ้าที่ใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรด วัสดุนี้สามารถพัฒนาลงบนพื้นผิวนำไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายเพื่อเตรียมพร้อมเซนเซอร์ จากมุมมองด้านเทคโนโลยี การประดิษฐ์ชุดอุปกรณ์รายงานก่อนหน้านี้ที่รวม electrocatalysts เหล่านี้เป็นกระบวนการหนึ่งที่เวลาประจำที่มีหลายขั้นตอน และทำให้ difficult เพิ่มเติมการใช้ ที่นี่ การกระจายตัวของโทลูอีนที่ใช้สำหรับการพัฒนาของวัสดุคอมโพสิตสามารถออก โดยเทคนิคสะสมจึงแตกต่างกันบนพื้นผิวจึงแตกต่างกัน อุปกรณ์เซ็นเซอร์จำนวนมากสามารถเตรียมพร้อมกัน แล้วจึง กระบวนการสามารถปรับค่าสำหรับการผลิตมวล ถึงตอนนี้ วัสดุคอมโพสิตถูกประมวลผลบนผิวของภาพยนตร์บางโลหะขั้ว ซึ่งจะใช้เป็นพื้นผิวที่นำไฟฟ้าเพื่อความสะดวกในการเดินสายไฟประกอบ ด้วยตนเอง อย่างไรก็ตาม การขนานของวัสดุคอมโพสิตอาจดำเนินการ โดยเทคนิคพิมพ์ เช่น screen-printing หรือพิมพ์อิงค์เจ็ทลงบนพื้นผิว nonconductive ซึ่งรวมเพลงไฟฟ้าและเชื่อมต่อเบาะก่อนหน้านี้ตกลงกับวัสดุนำไฟฟ้าอื่น ๆ ทำงานในวิธีนี้ กระบวนการผลิตเซ็นเซอร์จะง่าย ต้นทุนเพิ่มเติม-effective และปรับขนาดได้อย่างง่ายดายสำหรับมวล

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

องค์ประกอบและการผลิตของซีโอเซนเซอร์.
คอมโพสิต CNT-Polymer เป็นวัสดุที่ใช้กับการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงคาร์บอนเซนเซอร์ไฟฟ้าเคมี สำหรับใบสมัครออนไลน์เช่นในการวิเคราะห์แหล่งกำเนิดของ COD, วัสดุเหล่านี้ควรจะเป็นกลไกและ
ประสิทธิภาพทางเคมี ในงานนี้ PS ได้รับเลือกเพราะมันก่อให้เกิดคอมโพสิตที่มีเสถียรภาพสูงกว่าของโพลิเมอร์มากที่สุด นอกจากนี้ MWCNTs carboxylated ถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแทนของกราไฟท์ได้รับพื้นที่ผิวสูงของพวกเขาและคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมอิเล็กทรอนิกส์ เปอร์เซ็นต์น้ำหนักขององค์ประกอบคาร์บอน (13.4% MWCNT) ในวัสดุคอมโพสิตลดลงมากกว่า 2 เท่าเมื่อเทียบกับวัสดุเซ็นเซอร์ที่มีการรายงานก่อนหน้านี้โดยกลุ่มของเราอยู่บนพื้นฐานของคอมโพสิตไฟท์-PS ที่มีการโหลดน้ำหนัก 31% ของกระแสไฟฟ้า องค์ประกอบ.
อีกประโยชน์เพิ่มขององค์ประกอบนี้และการเตรียมความพร้อมเป็นที่ MWCNTs และเคมีไฟฟ้านินทรีย์มีการสัมผัสพร้อมกับสภาพแวดล้อม นี่คือการปรับปรุง Fi ลาดเทนัยสำคัญจากผลการก่อนหน้าของเราซึ่งเป็นวิธีการขัดกลถูกนำไปใช้กับพื้นผิวคอมโพสิตเพื่อเอาชั้นบาง ๆ ของ PS ที่ครอบคลุมวัสดุนำและตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการออกซิเจนพลาสม่ายังถูกเสนอโดยกลุ่มของเราไปยัง e FF ectively ลบชั้น PS จึงเปิดเผย MWCNTs underneath.However สัมผัสออกซิเจนพลาสม่าอาจเกิดความเสียหายโครงสร้างทางเคมีของตัวเร่งปฏิกิริยานินทรีย์หรือแม้กระทั่งยกเลิกการใช้งานคุณสมบัติ electrocatalytic ของพวกเขา หลีกเลี่ยงขั้นตอนนี้เปิดใช้งาน Fi Simpli ES และลดทั้งระยะเวลาและค่าใช้จ่ายของกระบวนการผลิตอุปกรณ์ ขั้นตอน sonication-กวนรวมกันที่กล่าวถึงในวัสดุและวิธีการก็มีบทบาทสำคัญในการบรรลุการกระจายที่เหมาะสมของสามองค์ประกอบ (MWCNT-PS-ตัวเร่งปฏิกิริยา) inthe ส่วนผสมที่โดยตรงในฟลอริด้า uenced คุณสมบัติที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและการเร่งปฏิกิริยาของคอมโพสิตที่เกิด วัสดุ. Inaddition การปรากฏตัวของกลุ่ม -COOH hydrophilic ใน MWCNTs ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการวางแนวทางของพวกเขาต่อพื้นผิวของวัสดุผสมระหว่างกระบวนการบ่มจึงอำนวยความสะดวกในการเข้าถึงของพวกเขาเพื่อแก้ปัญหาการวัด ภาพ SEM ของพื้นผิวเซ็นเซอร์จะแสดงในรูป S1 ในข้อมูลประกอบ ทุกตัวเร่งปฏิกิริยานินทรีย์ที่ใช้ในงานนี้ได้รับรายงานแล้วสำหรับการวิเคราะห์ COD 22,23,26,27 แต่ก็ควรจะเน้นที่การเตรียมความพร้อมตัวเร่งปฏิกิริยาโครงสร้างและการรวมตัวกันในอุปกรณ์เซ็นเซอร์ได้อย่างเห็นได้ชัด di FF ต่างกันในทุกกรณียกเว้นในออกไซด์ / ที่ผ่านมาหนึ่งซึ่งมีการประยุกต์ใช้มีรายงานก่อนหน้านี้โดยกลุ่มของเราเป็น อธิบายไว้ข้างต้น (ตาราง S1 ในข้อมูลประกอบ) จากมุมมองของสารเคมีที่ทำงานก่อนหน้านี้อธิบายในแหล่งกำเนิดอิเล็กโทรของตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้บนขั้วไฟฟ้าคาร์บอนเหลือบใช้เกลือโลหะเป็นสารตั้งต้น กระบวนการอิเล็กโทรก่อให้เกิด di FF โครงสร้างต่างกันเช่นอนุภาคนาโนหรือ LMS Fi ที่มีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา FF ected โดยพารามิเตอร์ต่างกัน di FF
รวมทั้งสื่อไฟฟ้า, ความเข้มข้นของสารตั้งต้น, สารอินทรีย์ค่า pH หรือเวลาการสะสม ในงานนี้ทุกตัวเร่งปฏิกิริยานินทรีย์ที่นำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ที่มีอยู่และได้รับการจัดตั้งขึ้นได้อย่างง่ายดายในเมทริกซ์คอมโพสิตเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่ใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรด วัสดุคอมโพสิตนี้สามารถพัฒนาได้อย่างง่ายดายบนพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อเตรียมความพร้อมเซ็นเซอร์ จากมุมมองของเทคโนโลยีการผลิตชุดของอุปกรณ์ที่รายงานก่อนหน้านี้ว่านิติบุคคลที่จัดตั้งขึ้นเคมีไฟฟ้าเหล่านี้เป็นอนุกรมหนึ่งที่เวลากระบวนการที่มีหลายขั้นตอนและทำให้มันเป็นลัทธิ di FFI มากขึ้นในการดำเนินการ ที่นี่การกระจายตัวของโทลูอีนที่ใช้สำหรับการพัฒนาของวัสดุผสมอาจจะโยนโดยเทคนิคการสะสม di FF ต่างกันในดิ FF พื้นผิวต่างกัน จากนั้นอุปกรณ์เซ็นเซอร์จำนวนมากสามารถเตรียมได้พร้อมกันและดังนั้นกระบวนการที่สามารถปรับขนาดขึ้นสำหรับการผลิตมวล ถึงตอนนี้วัสดุคอมโพสิตที่มีการประมวลผลด้วยตนเองบนพื้นผิวของโลหะ thin- ขั้วไฟฟ้า Fi LM ซึ่งเป็นเพียงการใช้เป็นพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อความสะดวกในการเดินสายคอมโพสิต แต่เป็นกระบวนการแบบขนานของวัสดุผสมอาจจะดำเนินการโดยใช้เทคนิคการพิมพ์เช่นพิมพ์หน้าจอหรือการพิมพ์อิงค์เจ็ทลงบนพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าซึ่งรวมถึงเพลงและแผ่นเชื่อมต่อไฟฟ้าก่อนหน้านี้ที่กำหนดไว้ด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าอื่น ๆ การทำงานในลักษณะนี้กระบวนการผลิตเซ็นเซอร์จะง่ายค่าใช้จ่าย e-FF ective มากขึ้นและสามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายสำหรับการผลิตมวล