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光催化新應用——神奇的二氧化鈦自潔傳感器 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-01-28 10:59:22 瀏覽次數: |
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透明的自潔二氧化鈦傳感器
(中國粉體技術網/班建偉)意大利科學家開發出一種廉價簡易,利用紫外線自潔凈的傳感器,為應用于環保和生物醫學領域的自潔電極開發提供了思路,如水質監測和血液中的藥物檢測傳感器。
任何一本有關化學或生物傳感器的書籍都會大篇幅描述電化學器件,這足以證明電傳感的重要性和優勢。當前,基于納米材料的電極由于具有大比表面積,能提高傳感器的靈敏度,縮短檢測時間,成為傳感器領域的應用研究熱點。
然而,基于納米材料的電極容易受污染,在環境和生物醫學領域的應用受到限制。例如,河水中含有大量會附著于傳感器表面的污染物,影響其檢測性能,導致傳感器不能長時間置于水中進行檢測;還有,在對多巴胺——一種重要的神經傳遞介質,尤其是在帕金森癥中,進行電化學分析檢測時,傳感器同樣會被污染,直接影響測量精度和壽命。
為了解決傳感器污染問題,米蘭大學(the University of Milan )的Luigi Falciola 和他的團隊研發了一種電化學傳感器,由底層的硅、中間層的高度有序排列的銀納米粒子(實際的感應層)以及頂層的二氧化鈦光敏層組成。這種傳感器能夠在紫外線照射下直接被凈化,也就能夠被反復用來檢測多巴胺了。
基于二氧化鈦的自潔表面在日常生活中的應用將會越來越廣泛,未來會出現自潔窗子、自潔汽車、自潔建筑墻面甚至是自殺菌的醫療器械。所有的這些應用,包括Falciola團隊開發的自潔傳感器,都是基于相同的化學原理:紫外線——來源于太陽或者人造設備,會在二氧化鈦表面誘發光催化反應,分解有機污垢。
“之前也有一些關于自潔電極的研發,但是我們的設計更加的簡單,制造成本也更低”Falciola說道。
還有很重要的一點是,Falciola團隊開發的自潔傳感器的二氧化鈦表層不僅僅具有潔凈功能,而且能夠保護納米顆粒修飾電極,避免電極的氧化以及銀感應層的退化。Falciola 還補充說“這個設計使得電極不易老化”“因為僅僅只需要紫外線清潔它就夠了,這實在是一個令人驚喜的結果,我們對該傳感器的耐用性非常有信心”。
葡萄牙科英布拉大學(the University of Coimbra)的電化學家Christopher Brett認為這個研究前景廣闊,值得繼續深入研究。他指出可能還需要具體分析納米顆粒層,而且“要縮短清潔時間(現階段清除多巴胺需要1小時),特別是應用在實驗室外的時候”Falciola也表示稱“還有大量工作要做”。現在,該團隊正在對潔凈時間和傳感器的檢測范圍進行進一步研究。
理論上來講,自潔二氧化鈦表層能用在任何電極表面。“所以,我們的分析物可能是無窮多的”Falciola推斷“我們的目標是將不同類型的電極應用于多個領域中”。該團隊希望和傳感器生產企業合作,共同建立商業標準。
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