金属纳米电极的制备、表征及其在电化学测量中的应用.pdf

《金属纳米电极的制备、表征及其在电化学测量中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第21卷第3期分析科学学报2005年6月Vol.21No.3JOURNALOFANALYTICALSCIENCEJune2005已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已已文章编号1006-6144200503-0327-05金属纳米电极的制备表征及其在电化学测量中的应用孙鹏1陈勇1张美芹1李菲1高曌1邵元华已121.中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室长春1300222.北京大学化学与分子工程学院北京100871摘要本文简要介绍了各种金属纳米电极的制备及表征方法结合我们自己的工作重点

2、介绍了纳米电极在电化学反应动力学参数测量及扫描电化学显微镜SECM中的应用并对其发展前景进行了展望引用文献78篇关键词金属纳米电极制备与表征异相反应动力学扫描电化学显微镜中图分类号O657.1文献标识码A1概述12超微电极UltramicroelectrodesUMEs又称微电极Microelectrodes分别由Fleischmann和3Wightman等人引入到电化学和电分析化学领域这类电极至少有一维称之为临界维CriticalDimen-4sion通常要小于251mUMEs引起了电分析化学前所未有的发展使其在时间稳态超快速扫描空间单分子单细胞膜离子

3、通道化学介质非水溶液无支持电解质溶液冰相和气体和方法学5动力学AFMSTMSECM上得到很大扩展电极直径小于1但大于100nm一般称为亚微米电1m极纳米电极Nanoelectrodes的尺寸没有明确的定义一般认为纳米电极是指电极的某一维有效直径在561100nm小于10nm的电极又被称为Nanode纳米电极的制备及其应用已有20多年的历史已有锥形平板形环形圆盘形条形等多种形状的电极同时也有大量关于纳米电极阵列的报道以及碳纳米管作为纳米电极的报道纳米电极最早被用来进行生物活体分析其主要优点是纳米电极与细胞或生7物组织相比通常要小造成的伤害比较小20世纪8

4、0年代电分析化学家应用其传质速率很快电极8充电电流较小的特点来测量某些快速电化学反应的标准速率常数等使得电化学反应速率常数的可测9定值比普通方法高23个数量级扫描探针显微术ScanningProbeMicroscopesSPMs的出现微型化学传感器的制备纳米加工的需要又极大地促进了纳米电极的发展纳米电极逐渐成为一种重要且不10可缺少的电化学与电分析化学的工具纳米电极在单分子检测量子点充放电效应ChargeGuantiza-11tionEffects及探索介观尺度物质的电化学性质等方面都有其独特的应用同时纳米电极因其电极尺度小特别是当电极的尺度接近单个分

5、子的尺度时其它一些因素如静电场分子吸附边沿效应等都会对12139111431电极的响应发生影响所有这些特点使得纳米电极日益受到人们的重视本文仅对各种金属纳米电极的制备表征及其在电分析化学中的应用进行简要地评述对于在生物检测中经常用到的碳纤3234维纳米电极和玻璃纳米管等因已有较详细的介绍在此不再累述2金属纳米电极的制备与表征68-1115-182035-47已报道了多种成功率较高的金属钠米电极的制备方法条形纳米电极的制备方法2548通常是在平板玻璃上蒸镀一层贵金属薄膜然后再将其封装后打磨至该膜层露出纳米电极阵列有49多种制备方法如用电沉积的方法沉积金属于

6、多孔膜的孔中及光刻等技术锥形及圆盘形电极因其可收稿日期2003-03-10通讯联系人邵元华基金项目国家杰出青年基金No.2985111国家自然科学基金No.2017305820235010北京大学985子项目327第3期孙鹏等C金属纳米电极的制备表征及其在电化学测量中的应用第21卷作为各种SPMs的探头而成为目前主要采用的纳米电极o总体上讲锥形或圆盘纳米电极的制备一般分为两步C首先将金属丝在腐蚀液中用电化学的方法腐蚀成纳米针尖;然后用包封液将该针尖包封只露出其尖50]端很小的一部分o腐蚀液的组成在文献中已有报道o不同的用途对于腐蚀好的针尖有不同的要求9

7、对于STM针尖要求尖端尽可能的尖9理想情况是只有一个原子在尖端;对于制备进行电化学检测的纳米电极来说还要求其表面光滑o纳米电极的包封是整个制备过程中最关键的一步o目前常用的包封材料有C指甲油石蜡玻璃聚甲基苯乙烯电泳漆等o这些材料各有其优点9但同时也存在一些缺陷9例如C石腊指甲油这两种材料都不适于在有机溶剂中应用9玻璃聚-甲基苯乙烯易产生裂纹而使这些方法得不到广泛应用9电泳漆不适合在较正或较负电位下应用o其它方法如电化学聚合酚等因其成功率低而未得到广泛应用o我们采用聚酰51]亚胺作为包封材料9它具有不溶于水及有机物的特点9同时也有较宽的电位窗o

8、其制备方法为C将硅硼玻璃毛细管一端用激光拉制机拉成60的尖端9然后将25的铂丝插