ch化学修饰电极
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化学修饰电极化学修饰电极是20世纪70年代中期发展起来的一门新兴的、也是目前最活跃的电化学和电分析化学的前沿领域。
化学修饰电极是在电极表面进行分子设计,将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物设计固定在电极表面,使电极具有某种特定的化学和电化学性质。
化学修饰电极扩展了电化学的研究领域,目前已应用于生命、环境、能源、分析、电子以及材料学等诸多方面。
一、研究修饰电极的实验方法:目前,主要应用电化学和光谱学的方法研究修饰电极,从而验证功能分子或基团已进入电极表面,电极的结构如何,修饰后电极的电活性、化学反应活性如何,电荷在修饰膜中如何传递等。
1、电化学方法:通过测量化学反应体系的电流、电量、电极电位和电解时间等之间的函数关系来进行研究的,用简单的仪器设备便能获得有关的电极过程动力学的参数。
常用的方法有循环伏安法1,2,微分脉冲伏安法3,4,常规脉冲伏安法5-8,计时电流法,计时库仑法,计时电位法以及交流伏安法和旋转圆盘电极法。
2、光谱法:能够在分子水平上研究电极表面结构的微观特性,如数量,空间,与电极材料成键的类型,平均分子构象,表面粗糙度对结构的影响,聚合物的溶胀,离子含量,隧沟大小,聚合物结构中的流动性等,这些对于修饰电极的应用是十分重要的。
研究化学修饰电极的常用表面分析方法有X光电子能谱(XPS)9-11、俄歇电子能谱(AES)12-14、反射光谱(Vis-UV15,16, 红外反射光谱17)、扫描电镜(SEM)18-20、光声及光热光谱等。
二、化学修饰电极的分类:一般分为吸附型、共价键合型、聚合物型三大类。
1、吸附型:用吸附的方法可制备单分中层,也可以制备多分子层修饰电极。
将修饰物质吸附在电极上主要通过四种方法进行:平衡吸附型,静电吸附型,LB膜吸附型,涂层型。
平衡吸附型21-25:在电解液中加入修饰物质,它们就会在电极表面形成热力学吸附平衡。
强吸附性物质,如高级醇类、硫醇类、生物碱等在电解液中以10-3~10-5mol/L低浓度存在时,有时能生成完整的吸附单分子层,一般则形成不完全的单分子层。
专业综合实验报告学院:应用技术学院专业:应用化学班级: 0881 学号 19 学生姓名:**导师姓名:肖鑫易翔完成日期: 2011年11月28日 - 12月11日氨基酸化学修饰电极在电催化中的应用和发展应化0881 ——胡婷摘要化学修饰电极的出现推动了电化学的发展,是现代电分析化学领域中一个重要的研究方向。
在化学修饰电极领域,氨基酸化学修饰电极因其电化学响应大,稳定性好且制备简单,引起了人们广泛的研究兴趣,发展非常迅速。
本文介绍了近年来氨基酸化学修饰电极的在电催化中的发展及其应用情况,并对氨基酸化学修饰电极的发展趋势作了展望。
关键词:氨基酸化学修饰电极电催化发展应用前言化学修饰电极的发展历史已有30多年.1975年Miller和Murray分别报道了按人为设计对电极表面进行化学修饰的研究,赋予电极更优良或特定的功能,标志着化学修饰电极的正式问世,从此化学修饰电极的研究在全球蓬勃展开,是目前最为活跃的电化学和电分析化学的前沿领域。
化学修饰电极的制备方法和种类繁多,功能各异。
近年来,化学修饰电极的研究主要集中于分子自组有序膜、无机化合物薄膜、聚合物膜修饰电极,已应用于电催化、光电催化、生命科学、环境科学、材料科学等领域。
化学修饰电极丰富了电化学的电极材料,扩展了电化学的应用范围。
其中氨基酸化学修饰电极因其电化学响应久,稳定性好且制备简单,引起了人们广泛的研究兴趣,发展非常迅速。
本文从氨基酸化学修饰电极的简单论述出发,到详细评述来了当代一些科学家在这方面的研究,对氨基酸化学修饰电极在电催化领域的研究现状和最新进展进行了简要论述。
第一章化学修饰电极(CME)在电催化中的研究意义1.1氨基酸化学修饰电极简介氨基酸是生物体的最基本物质,又因其分子中含有氨基(一NH )和羧基(一COOH)两种官能团而具有许多独特的性质,已引起研究者的重视.利用化学方法或电化学方法将氨基酸修饰到电极表面,在测定金属离子、生物分子、有机污染物等方面显示了其独特的优越性。
文献阅读报告1化学修饰电极1.1化学修饰电极简介化学修饰电极是当前电化学和电分析化学领域非常活跃的研究热点。
化学修饰电极是通过对电极的表面进行化学修饰和功能化改性,将具有优良化学性质的离子、分子、聚合物等修饰物质以薄膜的形式固定在电极表面,赋予电极一些特定的化学和电化学性质,从而改善电极的选择性、灵敏度和响应时间等性能。
1975年化学修饰电极的问世,突破了传统电化学中只限于研究裸电极电解液界面的范围,开创了从化学状态上人为地控制电极表面结构的领域。
通过对电极表面的分子剪裁,可按意图赋予电极预定的功能,以便能够在电极上有选择地进行所期望的反应,在分子水平上实现电极功能的设计。
研究化学修饰电极的表面微结构和界面反应,不仅能够促进电极过程动力学理论的发展,同时它显示出的催化、光电、富集和分离、分子识别、搀杂和释放等效应和功能,使整个电化学领域显示出非常具有吸引力的发展前景。
1.4化学修饰电极的制备化学修饰电极就是利用化学或物理的方法对电极表面进行修饰,形成具有特定预期功能的膜,以完成对电极的功能设计。
因此,化学修饰电极的制备是开展这个领域研究的关键。
常用的电极修饰方法有吸附法、共价键合法、电化学沉积法、电化学聚合法、掺入法等。
1.4.1吸附法吸附法主要用于制备单分子层或多分子层的化学修饰电极,根据修饰物质在电极上吸附的方法不同,可分为以下几种:化学吸附法:化学吸附法是一种通过电极表面与溶液之间的非共价吸附作用而将修饰物质结合到电极表面的方法,修饰物质在电极表面可以达到热力学吸附平衡。
强吸附性物质(如核酸、蛋白质、生物碱以及多环芳烃等)都可以通过非共价作用吸附在电极表面。
化学吸附法与吸附物质的浓度、电解液的组成、电极电位等都有关系,是一个可逆的过程。
该方法的优点是操作简单、直接,缺点是吸附层不易重现,被吸附的修饰物质容易流失。
但是在严格控制的实验条件下,能够获得较好的重现性。
LB膜法:膜法是将具有亲水基团和脂肪疏水端的双亲分子溶于易挥发的有机溶剂中,铺展在平静的气水界面上,待溶剂挥发后沿水面横向施加一定的压力使溶质分子在水面上形成有序排列的单分子膜,将单分子膜转移到固体电极的表面,即可得到膜修饰电极。