化学修饰电极.ppt

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1、第二章    电化学法2.1化学修饰电极2.2光谱电化学2.3生物电化学2.1化学修饰电极ChemicallyModifiedElectrodes内容简介引言电极的预处理制备修饰层的方法化学修饰电极的表征化学修饰电极在分析化学中的应用利用化学或物理的方法，将特定功能的分子、离子、聚合物等固定在电极表面，实现功能设计。基底材料：碳(石墨)、玻璃、金属等一.引言化学修饰电极(CME)ChemicallyModifiedElectrodes二.电极的预处理由于在固体电极上电化学行为的重现性差，在修饰前必须对电极表面进行清洁处理。固体电极重现性差的主要原因：固体表面状态差异金属和碳材料的

2、表面具有一定的表面能，这种表面能的分布不均匀。晶面上存在的缺陷，如台阶、纽结、位错和吸附原子等，使溶液中的许多物质很容易吸附到这些具有高能的位点上而造成污染。同时金属和碳的表面都能被化学的或电化学的方法氧化，氧化作用的同时也增加了表面粗糙度，容易形成惰化层。清洁电极表面的方法：机械研磨，抛光至镜面。当电极表面存在惰化层和很强的吸附层时必须用机械或加热的办法处理。抛光电极的材料：金刚砂，CeO2，ZrO2，MgO，α－Al2O3粉等。抛光时按粒径降低的顺序进行研磨。抛光后移入超声水浴中清洗，直至干净。2.化学法和电化学法处理化学的和电化学的处理，是最常用来清洁，活化电极表面的手段。电

3、化学法常用强的矿物酸或中性电解质溶液，有时也用配位作用弱的缓冲溶液在恒电位，恒电流或循环电位扫描下极化，可获得氧化的、还原的或干净的电极表面。鉴定电极表面是否清洁的方法对于碳电极，采用观测Fe(CN)63-在中性电解质水溶液中的伏安曲线的方法。在1×10－3mol/L的K3Fe(CN)6磷酸盐缓冲溶液中扫描，直到出现可逆的阴极和阳极峰。对于铂电极，在稀硫酸中进行循环电位扫描，观察氢和氧的电化学行为，即出现了氢和氧的各自的吸附和氧化峰就表示表面已清洁。金电极表面清洁的鉴定对于金电极，在稀硫酸中进行循环电位扫描，观察其氧化与还原峰电位。直到其氧化和还原峰完全重合，即表示电极表面已清洁。

4、三.制备修饰层的方法常规方法（1）吸附型修饰电极将特定官能团分子吸附到电极表面；（2）共价键合型修饰电极通过化学反应键接特定官能团分子或聚合物。吸附修饰电极单层吸附膜复合膜化学吸附法：是利用固体/溶液界面间的自然吸附现象来制备单分子层修饰电极的简便方法，具有简单，直接的优点。金属的欠电位沉积（UPD）：是指金属在比其热力学电位更正处发生沉积的现象，这种现象常发生在金属离子在异体底物上的沉积，又称吸附原子。该法是制备精细结构单层修饰电极的一种方法，通常是将一些重金属元素欠电位沉积在某些贵金属或过渡金属基底上，形成一定空间结构的单原子层。LB膜：不溶于水的表面活性物质在水面上形成排列有

5、序的单分子膜，(Langmuir-Blodgett，LB膜)。SA膜法能获得可控制的和均一的粗糙度的表面，表面具有很好的耐久力和稳定性，比LB膜法更加简单易行。优点SA膜：基于分子的自组作用，在固体表面形成高度有序的单分子膜，自组装膜（selfassembing，SA膜）。纳米金自组装电极的制备方法裸金电极预处理cysteine冲洗浸泡纳米金4ºC下保存（2）共价键合型修饰电极基底电极：碳电极，金属电极、金属氧化物电极；键合方法：基底电极表面处理→引入化学活性基团→修饰物四.化学修饰电极的表征电化学法光谱电化学法波谱法能谱法显微学法石英晶体微天平法通过研究电极表面修饰剂

6、发生相关的电化学反应的电流、电量、电位和电解时间等参数的关系来定性、定量的表征修饰剂的电极过程和性能。电化学方法循环伏安法计时电流法计时电位法计时库仑法脉冲伏安法交流阻抗法中性鲁米诺体系在纳米金自组装金电极与在裸金电极上CV行为的比较ECL-1:0.69VECL-1:1.03VECL-1:_0.45VECL-1:_1.22VCvp1:0.67VCvp2:1.15VCvp3:0.66VCvp4:0.47VCvp5:_0.45VCvp6:_0.95V交流阻抗法交流阻抗可以明显的看出修饰电极表面的电子传递速率优于裸金电极用小幅度交流信号扰动电解池，观察体系在稳态时对扰动跟随的情况。红外光

7、谱拉曼光谱荧光光谱偏振光谱紫外可见光谱圆二色谱光谱电化学法光谱电化学法是用各种光谱技术和电化学相结合。在同一个电解池内进行测量的一种方法，其特点是同时具有电化学和光谱学二者的特性。可以在电极反应过程中获得多种有用的信息。纳米金自组装金电极的紫外-可见等离子体共振吸收差谱扫描电子显微镜（SEM）原子力显微镜（AFM）扫描隧道显微镜（STM）扫描电化学显微镜（SECM）显微学裸金电极和纳米金自组装金电极的SEM照片裸金电极16nm金修饰金电极Hb-纳米金自组装金电极的A