DOI:10.1016/j.electacta.2020.137239

本文描述了电纺聚合物纤维电极表面固定的离子载体的电化学性质，以开发用于电解质分析的传感器。采用静电纺丝法制备了聚（甲基丙烯酸甲酯）亚微米纤维，通过磁控溅射法在其表面涂覆金层，然后转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上，从而制备出一种柔性电极。通过滴铸混合离子载体-Nafion混合溶液将离子载体固定在这些电极的表面。采用扫描电子显微镜结合能量色散X射线光谱仪对传感器表面进行了研究，以了解模型Ca2+离子载体在电极表面的形态和分布。此外，通过傅立叶变换红外光谱分析证明了模型Ca2+离子载体可以固定在nafion基质中，保持其构象，而循环伏安法和电化学阻抗谱表明，Ca2+离子载体使靶离子能够通过这种膜扩散。为了证明离子载体传感器可用于电解质分析的概念，对固定在柔性电极表面的nafion基质中的Ca2+、NH4+、Cl-和H+离子载体进行了测试，并通过电位法测定了包括人工汗液在内的不同介质中的靶离子。最后，确定了该纤维传感器的灵敏度、检测限和选择性系数。

图1.Ca2+离子载体的SEM图像和通过EDX成像的元素图：A）滴铸而成并B）固定在Au/Ti/SiO2/Si电极表面的NafionTM基质中。1）选定区域；2）合成图像；3）O；4）N。

图2.Ca2+离子载体（橙色曲线），NafionTM（绿色曲线），固定在NafionTM基质中的Ca2+离子载体在与Ca2+离子相互作用之前（红色曲线）和之后（黑色曲线）的ATR-FTIR光谱。

图3.A）在0.1M KCl中记录的Au/Ti/SiO2/Si（Ca2+离子载体固定在NafionTM基质中）的CVs，在添加100mM Ca2+之前（红色曲线）和之后（黑色曲线）记录。灰色虚线中的CV对应于0.1M KCl+100mM Ca2+中未修饰的Au/Ti/SiO2/Si；为了进行比较，电流除以100（v=100 mV s-1）。B1,2）在0.1M KCl（红色）中且存在100mM（黑色）Ca2+时，记录的Au/Ti/SiO2/Si电极（Ca2+离子载体固定在NafionTM基质中）在开路电势下的EIS：B1）Nyquist图和插图中相应的导纳图，B2）相角的Bode图。

图4.A）不同放大倍数下Au/PMMA/PET电极的SEM图像。B）在Au/PMMA/PET传感器上固定在NafionTM基质中的Ca2+离子载体的EDX成像元素图：1）选定区域，2）合成图像，在CaCl2溶液中孵育前的3）F，4）S，5）N，6）孵育后的Ca2+。

图5.连续注入不同浓度的Ca2+离子和10-2M干扰离子后，在人工汗液中记录的Ca2+传感器的电位响应（黑色曲线）；插图显示传感器的响应时间。在连续注入10-2M Ca2+离子后，在人工汗液中使用不含Ca2+离子载体的NafionTM基质进行的对照实验（灰色线）。

图6.在传感器上记录的人工汗液中的电位测量值，其中：在连续注入不同浓度的靶离子后，A）NH4+，B）Cl-和C）H+离子载体固定在Au/PMMA/PET电极表面的NafionTM基质中。