溶胶凝胶修饰电极在微孔通道中的电化学行为的探索.pdf

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1、第41卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第8期2013年8月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1249—1253DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．21196溶胶凝胶修饰电极在微孑L通道中的电化学行为的探索茹婧杜捷何红霞卢小泉(西北师范大学化学化工学院，甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室，兰州730070)摘要采用溶胶凝胶技术与恒电位电沉积方法，将多维网状结构的SiO凝胶固定在电极表面，这种SiO：凝胶材料具有多孔性、热稳定性、化学惰性及制备简单等优点。在最优条件下，采用交流阻抗技术(EIS)及循环伏安

2、技术(CV)，成功构建了多维微通道电子传递模型。这种具有多维微通道式网状结构的溶胶凝胶材料被固载在电极表面，可模拟微观界面的细胞生物膜的电子传递。关键词溶胶凝胶；电化学交流阻抗；电沉积；细胞生物膜；电子传递1引言溶胶．凝胶(Sol—ge1)法是以有机或无机化合物为原料，经水解、缩聚反应，由溶胶状态逐渐固化形成具有多维网络结构的氧化物凝胶。近年来，溶胶凝胶材料作为一种良好的生物兼容材料而备受关注【I]，被广泛用于酶或其它生物分子的固定及生物传感器的研究中I3J。这类新型无机材料制备简单l4’5]，价格低廉，并且具有多孔性、热稳定性和化学惰性等优点J，在电子、陶瓷、光学、

3、热学、化学、生物以及复合材料等领域展示出广阔的应用前景。另外，溶胶凝胶材料中含有大量的氢键，可以维持多维结构以促进]。本研究利用溶胶凝胶具有的多维网状结构，将其固定在电极表面上，模拟细胞膜内微孔通道的电子转移。本方法可研究细胞膜内微观环境下的电子转移，结合薄层循环伏安技术J，以溶胶凝胶材料为载体，成功构建了多维微通道电子转移及传递模型。2实验部分2．I仪器与试剂CHI832电化学工作站(上海辰华公司)；VMP2多通道恒电位仪(Multi-potentiostat，美国PrincetonAppliedResearch公司)；扫描电镜(SEM，JEOLJSM-6701F)

4、；1810B石英管加热式自动双重纯水蒸馏器(上海亚太技术玻璃公司)；85-2型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)；PB-10pH计(上海赛多利斯公司)；三电极体系包括玻碳电极(直径3In／n)为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。正硅酸乙酯(TEOS，上海试剂一厂)；十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，Sigma公司)；0．2mol／L磷酸盐缓冲液(NaHPO一NaHPO，PBS)；硝基苯(NB，上海化学试剂有限公司)；NaC10(北京化学试剂公司)；LiCI(上海润洁化学试剂公司)；高氯酸四丁基铵(TBAC10，武汉金诺化工有限公司)；二茂铁(

5、Fc，Aldrich公司)，所有试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。A1：O，粉(0．30和0．05m，上海辰华仪器试剂公司)。高纯氮气(中国科学院兰州化物所特种气体中心)。2．2溶胶凝胶前驱体溶液的制备移取50mL0．2mol／LPBS(pH4．80，含0．1mol／LKCI)溶液于烧杯中，并逐滴加入151txLTEOS，在搅拌状态下逐滴加入10880．2mol／LCTAB之后，在密闭状态下常温搅拌12h。制得SiO：溶胶凝胶前驱体。其水解缩聚过程如下：水解H(C2H50)4Si+2H2O4C2H5OH+SiO2(1)2012．1l-28收稿；2013-01-23

6、接受本文系国家自然科学基金(Nos．21175108，21165015)和甘肃省自然科学基金(No．090GKCA036)的资助}E—mail：luxq@nwnu．edu．cn第8期茹婧等：溶胶凝胶修饰电极在微孔通道中的电化学行为的探索1251分子，采用交流阻抗技术(PEIS)考察了沉积时间对溶胶凝胶层成膜厚度的影响。沉积时间分别选择0，70，80，90，100，110，120和130S。工作电极分别为铂电极和玻碳电极，沉积电位分别为-0．9和-2．0V。由图3和4可知，随着沉积时间的延长，阻抗逐渐增大，因此在电极表面沉积的溶胶一凝胶膜的厚度逐渐增加，但是凝胶膜的透明

7、度却逐渐降低。当沉积时间为110s时，溶胶．凝胶层具有良好的透明度，又具有适宜的厚度。因此，sol—gel薄膜的最佳沉积时间选择110S。图3玻碳电极在不同时间(0，70，80，90，100，110，120图4铂电极在不同时间(O，7O，8O，90，100，110，120和和130S)下沉积sol—ge1薄膜在5mmol／LKFe(CN)溶130S)下沉积Sol—gel薄膜在5mmol／LK3Fe(CN)6溶液液中(0．1mol／LKC1作为支持电解质)的交流阻抗图中(0．1mol／LKC1作为支持电解质)的交流阻抗图Fig．3Electrochem