溶膠—凝膠和自組裝化學(xué)修飾電極及其應(yīng)用研究.pdf

1、化學(xué)修飾電極是70年代中期發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的、也是目前最活躍的電化學(xué)和電分析化學(xué)的前沿領(lǐng)域。目前已應(yīng)用于生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、分析科學(xué)、材料科學(xué)等許多方面。修飾在電極表面的媒介體可加速氧化還原中心在電極表面的電子傳遞過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)電催化反應(yīng)，化學(xué)修飾電極的電催化作用是化學(xué)修飾電極發(fā)展的重要推動(dòng)力，它廣泛應(yīng)用于各種難以實(shí)現(xiàn)的電子傳遞過(guò)程，例如：生物分子的電催化、有機(jī)物的電催化、無(wú)機(jī)離子的電催化等。 多核過(guò)渡金屬鐵氰化物修飾電極的研究

2、在電催化、電色顯示器件、能量存儲(chǔ)、離子識(shí)別等方面具有重要的意義。普魯士藍(lán)(PB)及其類似物因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，容易制備，并具有電色效應(yīng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換、分子識(shí)別、離子選擇性電極、防銹蝕、生物傳感和光解水等方面。本文首先利用恒電位沉積法和碳糊法制備了普魯士藍(lán)化學(xué)修飾電極，為了有效地減小電極表面PB的流失，我們又在電極表面滴涂一層溶膠—凝膠膜，制成溶膠—凝膠普魯士藍(lán)膜修飾玻碳電極并分別研究了這兩類修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)。巰基

3、化合物在金電極表面的自組裝單分子層膜(SAMs)由于具有易制備、穩(wěn)定性好、均勻一致、高密堆積、低缺陷以及能預(yù)先設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，因此隨著對(duì)SAMs不斷地深入研究，人們已成功地通過(guò)各種方式在電極表面進(jìn)行分子設(shè)計(jì)以期獲得預(yù)期的、優(yōu)異的界面性質(zhì)。近二十年來(lái)，SAMs迅速成為相關(guān)學(xué)科的研究熱點(diǎn)。 本論文對(duì)溶膠—凝膠的制備方法、影響因素、應(yīng)用；溶膠—凝膠普魯士藍(lán)膜修飾電極和L-半胱氨酸自組裝雙層膜修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)及其在分析方面的應(yīng)用進(jìn)行了研

4、究，主要內(nèi)容如下： 1.基于溶膠-凝膠普魯士藍(lán)膜修飾電極電催化氧化測(cè)定水果中的抗壞血酸制備了一種溶膠—凝膠普魯士藍(lán)膜修飾玻碳電極，研究了抗壞血酸(AA)在該電極上的電催化氧化作用，建立了一種測(cè)定AA的新方法。在磷酸緩沖溶液(pH=5.0)中，在2.5×10-5～3.2×10-3mol/L范圍內(nèi)，抗壞血酸的濃度與氧化峰電流呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9995，檢測(cè)限達(dá)7.0×10-6mol/L。該修飾電極具有制備簡(jiǎn)單、靈敏度高

5、、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。該法已用于水果中抗壞血酸的測(cè)定，結(jié)果滿意。 2.普魯士藍(lán)溶膠—凝膠膜修飾玻碳電極對(duì)過(guò)氧化氫的電催化還原研究在恒電位沉積法制備PB溶膠—凝膠膜修飾玻碳電極的基礎(chǔ)上，研究了其對(duì)過(guò)氧化氫(H2O2)的電催化還原特性，討論了其催化機(jī)理，結(jié)果表明，在pH5.0的0.05mol/L磷酸鹽緩沖液+0.1mol/LKCl(pH=5.0)中，修飾電極對(duì)過(guò)氧化氫顯示出快速的電化學(xué)響應(yīng)，具有較高的穩(wěn)定性，重現(xiàn)性以

6、及催化活性。與過(guò)氧化氫在9.0×10-5～5.1×10-3mol/L范圍內(nèi)濃度與電流呈線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.9998，檢測(cè)限為8.0×10-6mol/L。該電極制備簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性重現(xiàn)性好，有望在氧化酶生物傳感器的開(kāi)發(fā)中獲得進(jìn)一步的應(yīng)用。 3.摻雜PB粉末的固體石蠟碳糊電極的電化學(xué)性質(zhì)及對(duì)尿酸的電催化作用將自制普魯士藍(lán)粉末與固體石蠟碳糊混合制成了普魯士藍(lán)化學(xué)修飾電極，考察了該修飾電極的伏安特性以及穩(wěn)定性，研究了該修飾電極對(duì)尿酸

7、的電催化氧化特性。并用該電極對(duì)尿酸進(jìn)行了測(cè)定，線性范圍：5.0×10-6～3.0×10-3mol/L，該傳感器靈敏度高，線性范圍寬，重現(xiàn)性、穩(wěn)定性好。在選定的條件下，尿酸和抗壞血酸的峰電位分別為0.464V和0.255V，兩峰電位差達(dá)210mV，可以有效地避免抗壞血酸對(duì)尿酸測(cè)定的干擾。用于實(shí)際樣品的分析，結(jié)果滿意。 4.L-半胱氨酸自組裝膜修飾金電極對(duì)尿酸的電催化作用及其分析應(yīng)用金電極表面對(duì)L-半胱氨酸(L-Cys)有特性吸附，