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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/67562
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor陳建彰
dc.contributor.authorCheng-Han Yangen
dc.contributor.author楊承翰zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-17T01:37:46Z-
dc.date.available2017-08-03
dc.date.copyright2017-08-03
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-07-31
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/67562-
dc.description.abstract本研究第一部分係利用氮氣直流脈衝常壓噴射電漿來製作一以聚乙烯醇/硫酸(polyvinyl alcohol (PVA)/sulfuric acid (H2SO4))凝膠態電解質構成之可撓性還原氧化石墨烯(rGO, reduced graphene oxide)超級電容,在循環伏安法以掃描速率為2 mV · s−1的測試條件下,測得其面積電容 (Areal capacitance)為47.03 mF · cm−2,且在各種不同之曲率半徑下無明顯之下降,此外,經過1000次循環伏安法測試後,平坦時之電容保持率 (Capacitance retention rate)為100%,而在曲率半徑為0.55公分時之彎矩狀態下為98.6%,證實了本研究所製作出來之可撓性超級電容具有優異的穩定性。
而本研究第二部分係利用一經由常壓噴射電漿處理之還原氧化石墨烯於網印碳電極上的電化學感測器與3D列印微流體通道所整合出的原型裝置進行研究。此原型裝置係用來檢測含有不同濃度多巴胺(DA, dopamine)之磷酸鹽緩衝生理鹽水(PBS, phosphate buffered saline)溶液。在經由常壓噴射電漿鍛燒後之還原氧化石墨烯塗層能夠顯著地增強多巴胺檢測時之電化學信號18倍,顯示出一經由常壓噴射電漿鍛燒之還原氧化石墨烯具有電催化效果。此外,從X光電子頻譜分析(XPS, X-ray photoelectron spectroscopy)結果可知,經由常壓噴射電漿鍛燒之還原氧化石墨烯於網印碳電極上具有更多含量的含氧表面官能基團,因而使其之電化學反應性增強。而在含有干擾物的測試中,當存在著具有相當濃度之尿酸 (UA, uric acid)以及抗壞血酸 (AA, ascorbic acid)等干擾物下,各種濃度之多巴胺溶液的循環伏安曲線以及線性掃描伏安曲線亦能夠明顯地區分出來。
zh_TW
dc.description.abstractIn the first part, we use a nitrogen dc-pulse atmospheric-pressure plasma jet (APPJ) to fabricate a flexible reduced graphene oxide (rGO) supercapacitor with polyvinyl alcohol (PVA)/sulfuric acid (H2SO4) gel electrolyte. An areal capacitance of 47.03 mF · cm−2 (evaluated using cyclic voltammetry (CV) under a potential scan rate of 2 mV · s−1) is achieved. The supercapacitor can be operated without apparent degradation under bending with a bending radius of 0.55 cm. After a 1000 cycle CV stability test, the capacitance retention rate is 100% when flat and is 98.6% under bending (bending radius = 0.55 cm), indicating promising stability of the APPJ-processed flexible supercapacitor.
In the second part, we report the prototype investigation of APPJ-processed reduced graphene oxide (rGO) modified carbon electrochemical sensors integrated with 3D-printed microfluidic channels. Dopamine (DA) solutions with various concentrations were used for the model test. The APPJ-calcined rGO coating significantly enhances the electrochemical signal of DA detection by 18 times. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) shows that APPJ-calcined rGO-modified carbon electrodes have more oxygen-containing surface groups, leading to the enhanced electrochemical reactivity. CV curves of various DA concentration solutions are well-distinguishable in the presence of interference agents of uric acid (UA) and ascorbic acid (AA).
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-17T01:37:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-106-R04543039-1.pdf: 19594243 bytes, checksum: 0f4acc30e8320dbb9238ae52cc009cb6 (MD5)
Previous issue date: 2017
en
dc.description.tableofcontents致謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
1.3 論文架構 4
第二章 理論與文獻回顧 6
2.1 常壓電漿 (Atmospheric pressure plasma, APP) 6
2.1.1 電漿簡介 6
2.1.2 電漿產生 6
2.1.3 電漿碰撞 7
2.1.4 常壓電漿種類與應用 10
2.2 還原氧化石墨烯 (Reduced graphene oxide, rGO) 14
2.2.1 簡介 14
2.2.2 性質與應用 14
2.2.3 製備與還原方式 16
2.3 分析物簡介與文獻探討 18
2.3.1 多巴胺 (Dopamine) 18
2.4 超級電容與感測器簡介 20
2.4.1 超級電容簡介 20
2.4.2 感測器簡介 23
2.4.3 化學感測器與電化學感測器 23
第三章 實驗方法 26
3.1 實驗藥品與儀器 26
3.2 製程儀器與原理 29
3.2.1 迴旋濃縮機 (Rotary evaporator) 29
3.2.2 網版印刷機 (Screen printing machine) 30
3.2.3 常壓噴射電漿 (Atmospheric pressure plasma jet, APPJ) 31
3.2.4 電子束蒸鍍機 (E-beam evaporator) 33
3.2.5 感應耦合電漿機 (Inductively coupled plasma, ICP) 35
3.3 量測儀器與原理 36
3.3.1 掃描式電子顯微鏡 (Scanning electron microscopy, SEM) 36
3.3.2 X射線光電子能譜儀 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 38
3.3.3 電子探測微分析儀 (Electron Probe X-Ray Microanalyzer, EPMA) 39
3.3.4 光放射光譜儀 (Optical emission spectroscopy) 40
3.3.5 紫外光/可見光光譜儀 (UV-VIS spectrophotometer) 41
3.3.6 電化學量測 (Electrochemical measurement) 42
3.4 實驗流程 50
3.4.1 基板清洗 50
3.4.2 還原氧化石墨烯漿料配製 51
3.4.3 可撓性還原氧化石墨烯超級電容製備流程 52
3.4.4 還原氧化石墨烯電化學感測器製備流程 53
3.4.5 多巴胺溶液調配與3D列印微流體通道之整合 54
第四章 可撓性還原氧化石墨烯超級電容 56
4.1 常壓噴射電漿之燒結溫度 56
4.2 不同CNT/rGO比例之超級電容 56
4.3 常壓噴射電漿處理30秒超級電容之表面型態與水接觸角 70
4.4 常壓噴射電漿燒結30秒超級電容之超電容特性量測 71
4.5 充電後之超級電容點亮發光二極體測試 77
第五章 還原氧化石墨烯電化學感測器 78
5.1 常壓噴射電漿之燒結溫度 78
5.2 還原氧化石墨烯材料於網印碳膠上之表面形態 79
5.3 還原氧化石墨烯電化學感測器於不同之常壓噴射電漿鍛燒時間 81
5.4 還原氧化石墨烯/網印碳膠與網印碳膠電極之XPS分析 91
5.5 還原氧化石墨烯/網印碳膠在標準氧化還原系統中的電化學行為 95
5.6 還原氧化石墨烯/網印碳膠電極於燒杯中進行多巴胺感測之電催化活性 96
5.7 還原氧化石墨烯/網印碳膠電極與3D列印微流體通道之整合 101
第六章 結論與未來展望 103
附錄 A:多元素感測晶片專用夾具 104
參考文獻 107
dc.language.isozh-TW
dc.title使用大氣電漿製程製作石墨烯超級電容及石墨烯電化學感測器zh_TW
dc.titleReduced graphene oxide supercapacitor and electrochemical sensor fabricated using atmospheric pressure plasma jeten
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear105-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳奕君,范育睿,張世航
dc.subject.keyword常壓噴射電漿,還原氧化石墨烯,奈米多孔性材料,多巴胺,超級電容,電化學感測器,zh_TW
dc.subject.keywordatmospheric pressure plasma,reduced graphene oxides,nanoporous materials,dopamine,supercapacitor,electrochemical sensor,en
dc.relation.page123
dc.identifier.doi10.6342/NTU201702096
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2017-07-31
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept應用力學研究所zh_TW
顯示於系所單位:應用力學研究所

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