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化学修饰电极

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电极修饰实验报告

电极修饰实验报告

电极修饰实验报告实验目的本实验旨在研究电极修饰对电化学反应的影响。

通过对不同类型的电极进行修饰，我们可以改变电极的表面性质，从而调控电化学反应的速率和效果。

本实验将探究电极修饰对电化学反应的影响，并总结其在实际应用中的潜力。

实验器材与试剂•实验电极：铂电极•材料：氯化铂溶液、硫酸铜溶液、乙醇溶液•仪器：电化学工作站、玻璃容器、导线、计时器实验步骤1.准备工作：清洗实验电极。

将铂电极放入玻璃容器中，用乙醇溶液洗涤数分钟，然后用去离子水冲洗干净。

2.实验组装：将清洗后的铂电极连接至电化学工作站，确保导线连接牢固。

3.质量测定：使用电化学工作站的电位扫描功能，先测定铂电极的质量。

4.基础测试：在硫酸铜溶液中进行基础测试。

将铂电极浸入硫酸铜溶液中，记录电位随时间的变化。

观察电位变化趋势，分析电化学反应的速率和效果。

5.电极修饰：将铂电极放入氯化铂溶液中，静置一段时间进行修饰。

修饰时间可以根据不同实验条件进行调整。

6.修饰后的测试：将修饰后的铂电极重新放入硫酸铜溶液中进行测试。

记录电位随时间的变化，并与基础测试结果进行对比。

7.结果分析：根据实验数据和观察结果，分析电极修饰对电化学反应的影响。

比较修饰前后电位变化的趋势和速率，讨论修饰对电极表面性质的改变，以及其对电化学反应的影响机理。

结论与展望通过本实验，我们发现电极修饰对电化学反应具有显著影响。

修饰后的电极表面在电化学反应中表现出较高的催化活性和选择性。

这为电化学领域的研究和应用提供了新的思路和可能性。

然而，本实验仅仅探究了铂电极的修饰对电化学反应的影响，未来可以进一步研究其他类型的电极修饰和不同电化学反应体系的关系。

此外，还可以探索不同修饰剂浓度、修饰时间和温度等因素对电极修饰效果的影响，以便更好地优化电极修饰的方法和条件。

电极修饰技术在能源储存、化工合成和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

通过深入研究和改进电极修饰技术，我们可以进一步提高电化学反应的效率和稳定性，为解决能源和环境问题做出更大的贡献。

电极修饰实验报告

电极修饰实验报告

电极修饰实验报告电极修饰实验报告引言：电极修饰技术在电化学领域中扮演着重要的角色。

通过对电极表面进行修饰，可以改善电极的电化学性能，提高催化活性和稳定性，从而在能源转换、传感器等领域中得到广泛应用。

本实验旨在通过对电极进行修饰，探究不同修饰方法对电极性能的影响，并对实验结果进行分析和讨论。

实验方法：1. 准备工作：清洗电极表面，确保表面干净无杂质。

2. 电极修饰方法：采用物理修饰和化学修饰两种方法进行实验。

- 物理修饰：将电极浸泡在修饰材料的溶液中，通过吸附或沉积的方式修饰电极表面。

- 化学修饰：通过化学反应将修饰材料固定在电极表面，形成修饰层。

实验结果与分析：1. 物理修饰实验结果：- 采用碳纳米管修饰电极后，电极的催化活性得到显著提高。

碳纳米管具有高比表面积和导电性能，能够增加电极与电解质的接触面积，提高反应速率。

- 采用金属纳米粒子修饰电极后，电极的催化活性也得到增强。

金属纳米粒子具有良好的催化性能，能够提供更多的活性位点，促进反应进行。

- 通过对比实验结果可知，物理修饰方法可以有效改善电极的电化学性能，但修饰层的稳定性相对较差。

2. 化学修饰实验结果：- 采用聚合物修饰电极后，电极的稳定性得到提高。

聚合物修饰层能够形成较为稳定的保护层，防止电极表面的氧化和腐蚀。

- 采用有机分子修饰电极后，电极的选择性得到改善。

有机分子修饰层能够与特定物质发生特异性相互作用，实现对目标物质的选择性检测。

- 通过对比实验结果可知，化学修饰方法可以提高电极的稳定性和选择性，但催化活性相对较低。

讨论与展望：本实验通过对电极进行不同修饰方法的比较，揭示了不同修饰方式对电极性能的影响。

物理修饰方法能够提高电极的催化活性，但修饰层的稳定性较差；化学修饰方法能够提高电极的稳定性和选择性，但催化活性相对较低。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择最合适的修饰方法。

未来的研究可以进一步探究不同修饰材料和修饰方法的组合应用，以提高电极的全面性能。

化学修饰电极剖析

化学修饰电极剖析
(2)化学吸附。化学吸附是指通过电子转移或电子对共享的 方式，形成化学键或生成表面配位化合物等物质，从而发生 的吸附。
(3)基于氢键、亲疏水作用力、-堆积力的吸附。这些吸附 也属于物理吸附的范畴。通过氧化还原或研磨等简单的电极 处理方式，在金属电极表面可产生-OH等含氧基团，而碳电 极表面则可产生-OH、C=O、-COOH等含氧基团，这些含氧 基团可通过氢键去捕集溶液中的相应组分。导电碳材料具有 碳原子的共轭结构，故碳基电极可通过-堆积力去吸附含 有苯环类似结构的分子。另外，表面处理干净的碳电极具有 疏水性，可通过亲疏水作用力吸附疏水性或双亲性物质 。
利用聚合物或聚合反应在电极表面可形成不溶性的聚合物 修饰膜。
(1) 通过滴涂、旋转涂覆等方式，将聚合物溶液滴加在基体 电极表面，在自然或电极旋转过程中，让溶剂挥发，制得聚 合物膜。
(2) 电化学聚合、化学聚合或生化聚合法。通常，单体的溶 解度大于聚合物，当通过化学、生化、电化学启动的氧化还 原等反应将单体转化成聚合物后，会在电极表面沉积出难溶 的聚合物膜。常用的单体有含羟基、氨基和乙烯基的芳香化 合物，杂环、稠环化合物及冠醚等。
媒介体和修饰剂，可用于催化一在电分析化
学中，一般认为化学修饰电极上的电催化是用来
放大检测信号，其催化电流往往与被测物浓度成 正比。
修饰电极上的媒介体型电催化机理如下：
修饰层
电
媒介体 还原态
极
媒介体
ne-
氧化态
溶液
底物氧 化态
底物还 原态
化学修饰电极
化学修饰电极(chemically modified electrode， CME)是在能发生电子转移反应的工作电极表面，接 上选定的化学基团的电极,该电极具有不同于裸电极 的氧化还原电化学性质和分离、分析、合成等功能。 化学修饰电极主要是针对电化学氧化还原反应而言， 修饰的物质也通常是电活性物质或者能强化工作电 极的伏安分析性能的非电活性物质。从本质上看， 化学修饰电极用于伏安分析，在提高灵敏度、选择 性和稳定性方面具有独特的优越性。

电化学修饰电极(1)

电化学修饰电极(1)
目前已经发展的制备化学修饰电极的方法主要有滴 涂法、共价键合法、电化学法、吸附法和掺杂法等。目前人 们研究得比较多的是滴涂法、共价键合法和电化学法这三种 方法，下面对这三种制备方法的研究进展进行论述。
精选课件
4
滴涂法
滴涂法是将溶解在适当溶剂中的聚合物或者纳米材料 滴加或涂覆于电极表面，待溶剂蒸发干固后，生成涂膜 结合在电极表面从而达到化学修饰的目的。 具体方法为： (A)将电极浸入修饰液中，取出后使附着于电极表面的溶 液干固成膜； (B)用微量注射器把一定已知量的修饰液注射到 电极表面，然后于固成膜； (C)电极在修饰液中旋转，使其溶液附着于电极表面，然 后干固成膜 该方法主要用于制备Nafion或者碳纳米管修饰电极。
精选课件
10
S-H键的清除是单层膜形成的关键： RSH+Au↔RS-Au+e- + H+
烷基间的范德华力决定了单层膜的定向。 通过这样的自组装过程形成了结构完美的单层膜 ，碳氢链相互平行，以约30O斜立于电极的表面上 。 如下图：
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11
这是一个紧 密堆积的无针孔 的膜（表面覆盖 率 约 为 9×10 － 10mol/cm2 ） 并 阻 碍组分向电极表 面的传质。
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8
电化学氧化法是利用电化学氧化作用使反应物在电 极表面生成特定的产物，该产物最终通过吸附、组 装或共价键合等作用修饰电极表面，从而制备化学 修饰电极的一种方法。用该方法制备修饰电极的报 道还不是很多。
精选课件
9
自组装单层膜
基于金与硫强的相互作用，硫基化合物可在金表 面上自发形成单层膜[X(CH2)nSH,n>10],其能够很 好地操控界面上的反应性。这种单层膜通常是将 金电极浸泡在含有毫摩尔硫醇的乙醇溶液中隔夜 后而获得。形成自组装的有机硫化物单层膜（ SAMs），由于它在许多科学与技术领域里的潜在 应用，自20世纪80年代末就已经受到广泛的关注 。除了它的在单层膜结构和长程电子转移研究应 用外，还有在化学传感器和生物传感器方面的应 用，以及信息储存装置和平板印刷等中的应用。

化学修饰电极的研究进展

化学修饰电极的研究进展

中 ： Ａ
文章编号 ：０ ６ ４ １ （ ０ ０）３ ０ ４ — １ １０ － ３ １２ １ ０ — ０ ５ ０
用展 示 了较 宽的领域 ， 而且有其 独特 的优 点： 化学修饰 电极 电催 化 化 学 修 饰 电极 的 来 源 和 兴 起 与 整 个 化 学 和 其 它学 科 特 别 是 电 可 以 将 催 化 剂 与 反 应 物 、 物 容 易 地 分 开 ； 以 随 意 地 调 节 电极 电 产 可 化 的研 究 密 切 相 关 。分 子 水 平 上 进 行 电极 修 饰 的 尝试 开 始于 ６ ～ ０ 位 的大小和正负 ， ０７ 方便地 改变 电化学反应 的方向、 速率和 选择性； 化 年 代 初 ， 国 加 州理 工 学 院 ＦＣＡ ｓｎ－ 展 了有 关 吸 附 的化 学基 础 学 修 饰 电极 电催 化 较 常 规 电催 化 节 省 催 化 剂 ， 且 电极 表 面 具 有 高 美 ．．ｎｏ ｔ Ｊ 发 并 及吸 附层 结构类型 的较 为系统的一般理论 ， 在他 的工作 中， 研究 了 活性 中心。 尤其是用聚合物膜 固定催化剂可 以在 电极表面实现三维 大量配位化合 物的电化学行 为， 从此 电化学工作者便开始 了一套 制 的均 相 催 化 ， 应 物 在 聚 合 物 膜 内可 充 分 地 与 催 化 剂 接 触 ， 变 了 反 改 备 和 控 制 电极 表面 物质 的规 则 。１７ ９ ３年 ，ａ ｅ和 Ｈ ｂ ａ Ｌｎ ｕ ｂ ｒ 次 有 目 常规界面 电催化 的反应维数 ， ｄ首 提高了催 化效 率Ｉ１ ８。 － ９ 的地 改 变 电极 表面 结 构 从 而 控 制 电化 学 反 应 过 程 他 们 把 具 有 不 。 ２２在 电化 学 发 光 中 的应 用 ． 同尾 端 基 团 的 多 烯 烃 化 合 物 强 吸 附 在 电极 表 面 上 发 现 发 现 通 过 强 ２ ０世纪 ９ Ｏ年代 初 ，刘 忠范 等人深入研 究了偶 氮苯衍 生物 Ｌ Ｂ 并 吸 附 的 方 法将 烯 属 基 团 引入 洁 净 的 铂 电极 表 面 可 大 大 改 变 电极 的 单 分 子 膜 独 特 的光 电化 学 响 应 ， 提 出 了 这 种 高 度 有 序 的分 子 组 装 电化 学 行 为 ，说 明 了吸 附在 电极 表 面 上 的基 团 能 够 发 生 表 面 配 合 体 系在 超 高 度 信 息 存 储 等 分 子 电子 学 领 域 的 应 用 前 景 。 应， 并且 借 改 变 电极 电位 可调 控 其 配合 能 力 。 为 此 他 们 认 为 在 电极 ２ ． ３在 电池 电极 上 的应 用 表面预置一定 的辅助基 团是 完全可能的 ，指 出了化学修饰 电极萌 电极材 料种类的稀 少 ， 电池研制 中一 个大 问题 ， 化学修饰 是 而 芽。 电极 的 出现 为 新 电池 的 研 究 提 供 了新 选 择 。 １７ ９ ５年 ， ｉｅ 和 Ｍｕｒｙ分 别 报 道 了 根 据 人 为 设 计 对 电极 面 Ｍｌｒ ｌ ｒ ａ ２ ． 配 位 化 学 研 究 的 应 用 ４对 进 行 化 学 修 饰 的 研 究 使 化 学 修 饰 电极 成 功 的 走 出 了第 一 步 １５ ３Ｉ －。 化学修饰 电极研究络合 物具有 电信号 的灵敏 和直接反应 特性 Ｍｌｒ ｉｅ 等把光活 性分子 Ｓ 苯丙氨酸 甲酯键合 到碳 电极 上 ， ｌ 一 制出 “ 手 的优点。可从两种方式来进行研 究， 一是直 接把 络合物修饰到 电极 征性电极 ” 这种手征性修饰 电极亲一种旋 光异构物而疏另一种。 当 上 或先制备某 种功 能团的修饰 电极 ， 以便吸附溶液中的络离子 。 Ｊ ２５在 分 析 化 学 中的 应 用 ． 用此 电极 进 ４ 乙酰吡 啶的电解 时 ，可 由非旋光性反应物得 到手性 一 产物光活性醇。这次研究是在 碳电极表 面用不对称试剂直接衍生 ， （） １ 电化 学 传 感 器 ；２） 伏 安 分析 、 （ 在 电位 溶 出 中 的 应 用 ：３） （ 在 成 功制备 了手性 电极 ， 并且在 工作 中首次显 示通 过 电极修饰 ， 电极 流 动 体 系 中 的 应 用 ；４ 在 光 电联 合 技 术 中 的 应 用 ；５） 生 物 传 感 （） （ 在 反应 可 以有 选 择 性 的 进 行 。在 此 同 时 Ｍｕｒ １Ｊ 研 究 出用 共价 键 器 中 的应 用 。 ｒ ｙ ／组 ａ￣＼ 合 进 行 电 极 表 面 修 饰 的通 用 方 法 ，并 首 次 提 出化 学 修 饰 电极 的 命 用修 饰 电极 应 用 到 电化 学 分 析 方 法具 有 分 析 速 度 快 ， 操作 简便 名 。 他 们 将硅 烷 化 法 用 于 修 饰 具 有 表 面 活 性 羟 基 的二 氧 化 锡 极 电 易行 ， 本 低 ， 剂 用 量 少 ， 测 灵 敏 度 高 等 特 点 ， 更 好 的 选 择 性 ， 成 试 检 有 极 ， 现 将 经 氧 化 的 大 多 数 金 属 电极 （ Ｐ、 ｕ） 入 到 酸 溶 液 中 所 以修饰 电极 有一定 的应用前景。 发 如 ｔＡ 浸 时 ， 往会产生羟基 ， 往 而且 对 烷 氧 基 硅 烷 和 氯代 硅 烷 都 呈 反 应 活 性 。 参考文献 ： 被 硅 烷 化 了 的 电极 表 面 可 进 一 步 结 合 上 多 种 氧 化 还 原 体 。 ｕｒｙ等 Ｍｒ ａ 【］．．ｎｏ ．Ｐ ｙ．ｈ ｍ． ８ ，４３ ３ ． １ＦＣＡ ｓｎＪ ｈｓ ｅ １ ０ ８ ：３ ６ ． Ｃ ９ 【］ ．．ａ ｅＡ．．ｕ ｂｒ ， ｌｃ ｏｈ ｍ ｓｙ ｆ ｈｍｉ ｒｅ ｍｏｅｕｅ． ２ＲＦＬ ｎ ， ＴＩ ｂ ａｄ Ｅｅｔ ｃ ｅ ｉ ｒ ｏ ｅ ｅ ｓ ｂ ｄ ｌ ｒ ｔ ｏ ｌ ｌｓ． ｃ Ｉ 的这一 系列研 究说明 ， 电极表面可按设 计进行人工修 饰 ， 予 电极 赋 ａ ｔｎ ｓｃ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ｌｃｒｄ ｓ ｔｒｕ ｈ ｏｅｉ ｃ ｓ ｂ ｔ ｅ ｔ ＪＰｈ ｓＣｈ ｍ． ｎ ｔ 更 优 良或特 定 的功 能 ， 而 使 电 化学 获得 了很 有 意 义 的进 展 。 这 些 Ｒｅ ｃａ ｔ ｏ ｎ ｃｅ ｏ ｅｅ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｌｆ ｉ ｕ ｓｉｕ ｎｓ，． ｙ ． ｅ ， 从 １７ ７ １ ０ ． ９ ３， ７： ４ １ 早 期 的 工作 在 全 世 界 范 围 内引 起 了很 大 的影 响 ， 是 也 暴 露 了这 些 但 ［］．． ｔｉｓ ． Ｂ ｈｉｇ ＥＫ ｒ ， ．． ｌ ｒＣ ｉ ｌ ｌ ｔ ｄ ．Ａ Ｃ ｅ ３ＢＦＷａｋｎ ．Ｒ．ｅ ｌ ， ．ａｉ ＬＬＭｉｅ， ｈｒ ｅ ｒ ｅＪ ｍ．ｈ Ｊ ｎ ｖ ｌ ａ ｅ ｃｏ ． 早 期 工作 的局 限性 ， 过 这 些 方法 制 备 的修 饰 电极 步 骤 繁 琐 而 且 寿 ｍ．ｏ ．１ ７ ９ ３ ４ 通 Ｓ ｃ ， ９ ５， ７： ５ ９． 命 很短 ， 实 际 的 电化 学体 系 中 ， 饰层 失 活较 快 。 在 修 ［１．． ｓｓＬＷｅｒＲＷ． ｒ ｙ Ｃ ｅ ｅ ｙｍ ｄｆ ｄｔ ｘｄ ｌｃｒｄ ４ＰＲＭｏｅ ， ． ｉ， ． Ｍｕｒ ，ｈ ｍｉ ｏ ｉｅ ｎｏｉｅｅｅｔ ａ ￣ｌ ｉ ｉ ｏ 我 国对化学修饰 电极 的研 究起步也很 早 ， 绍俊［ １ ８ 年 ， ｅ Ａｎ １ ｅ ， ９ ５， ７： ８ ２ 董 ６ ９ １ ， ａ． ｍ． １ ７ ４ １ ８ ． １ 在 Ｃｈ 便 发表 了关 于 化 学 修 饰 电极 的 综 述 文 章 ， 之后 每 年 均 有 大 量 论 文 发 【Ｊ ． Ｍｕ ｒｙ ｉ ” ｌｅｒａａｙｉａ ｈ ｍｉ ｒ ” Ｂ Ａ． Ｂ ｒ Ｍａ ｃｌ ５Ｒ Ｗ． ｒａ ， ｎ Ｅ ｅ ｔ ｒｌ ｃ ｌ ｏ ｔ Ｃ ｅ ｓ ｙ ， ｙ Ｊ ａｄ， ｒ ｅ ｔ ． 表 。如 １８ 年 第 一 届 全 国 电分 析 化 学 学 术 会 议 中 有 关 化 学 修 饰 电 Ｄｅ ｋ ｒ ９１ ｋ ｅ ，Ｎｅ ｒ ． ９ ４， ３： ９１ ｗ Ｙｏ ｋ １ ８ １ １ ． 极 的论文仅 １ ，而 １ ８ 年第五届全国 电分析化学学 术会议中论 篇 ９１ ［］ ６董绍俊． 化学通报 ，�

化学修饰电极

化学修饰电极


Hale Waihona Puke 这种电子转移媒介体引起的电催化反应如图所示。 这里，修饰层中媒介体(聚甲苯胺蓝O)的氧化态与 溶液中待测物的还原态(NADH，还原型烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸)反应后，再生出媒介体的还原态， 即修饰剂催化了溶液中NADH的氧化，因为 NADH在裸电极上的直接电氧化需要更正的过电 位。二茂铁、二酚类化合物也是典型的电子转移 媒介体和修饰剂，可用于催化一些直接电化学活 性不佳的被测物质的氧化还原反应。在电分析化 学中，一般认为化学修饰电极上的电催化是用来 放大检测信号，其催化电流往往与被测物浓度成 正比。
2.选择透过性

特别设计的电极修饰膜允许待测物通过修饰膜而 在电极上发生反应，但抑制或阻止干扰物通过该 层膜到达电极表面，起到“分子筛”的作用，提 高了电分析的选择性。这种电极修饰膜的选择性 透过机理主要是基于被分析物和干扰物质的性质 差别，如电荷、尺寸、形状、极性或手性等。例 如，电极表面修饰的阳离子交换聚合物膜(如全氟 磺酸交换树脂Nafion)，可阻碍溶液中的阴离子到 达电极表面，而让阳离子自由地穿透。这种电极 修饰膜的选择性透过性也可用于抑制电极表面的 非特异性吸附。
目标修饰物易于挑选等优势。
化学修饰电极的功能
1.选择性富集 2.选择透过性 3.电催化

1.选择性富集

合适的电极修饰可提高电极表面对稀溶液中待测 物的捕获效率，起到一种富集待测物的作用。这 种富集作用往往对于待测物具有一定的选择性， 这样就可以提高分析灵敏度和选择性。例如，在 阴离子型修饰电极表面，可富集中性溶液中的多 巴胺阳离子，而溶液中的阴离子和中性分子没有 这种静电富集作用，从而提高了多巴胺检测的灵 敏度和选择性。

化学修饰电极已广泛用于无机、有机和生 化物质的分析检测，也是研究分离和合成 化学的重要实验平台。例如，在环境和食 品分析中，常用于重金属离子及亚硝酸盐 等多种污染物的高敏检测；在生物分析方 面，用于蛋白质、DNA、神经递质以及代 谢调控分子的检测和传感。

(整理)化学修饰电极.

(整理)化学修饰电极.

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。

金纳米修饰电极 电化学检测

金纳米修饰电极 电化学检测

金纳米修饰电极电化学检测金纳米修饰电极是一种常用于电化学检测的技术，通过在电极表面修饰金纳米颗粒，可以提高电极的灵敏度和稳定性，从而实现对目标物质的高灵敏检测。

本文将从金纳米修饰电极的原理、制备方法以及应用领域等方面进行探讨。

我们来了解一下金纳米修饰电极的原理。

金纳米颗粒具有较大的比表面积和良好的导电性能，可以提高电极与电解质溶液的接触面积，增加电极反应的速率。

此外，金纳米颗粒还具有优异的催化性能，可以促进电极反应的进行。

因此，将金纳米颗粒修饰在电极表面，可以提高电极的灵敏度和稳定性，使其在电化学检测中具有更好的性能。

我们来看一下金纳米修饰电极的制备方法。

目前常用的制备方法主要包括溶液法、电化学法和物理气相沉积法等。

溶液法是最常用的制备方法之一，它通过在金盐溶液中加入还原剂，使金离子还原成金纳米颗粒，并将其沉积在电极表面。

电化学法则是利用电化学反应在电极表面生成金纳米颗粒，通过调节电极电位和电解液中的金离子浓度来控制金纳米颗粒的尺寸和形貌。

物理气相沉积法则是通过在高温条件下将金属蒸发，然后在电极表面沉积金纳米颗粒。

金纳米修饰电极在生物传感、环境监测、食品安全等领域具有广泛的应用。

例如，在生物传感领域，金纳米修饰电极可以用于检测生物分子的浓度和活性，实现对生物过程的监测。

在环境监测领域，金纳米修饰电极可以用于检测水体和空气中的有害物质，实现对环境污染的监测和预警。

在食品安全领域，金纳米修饰电极可以用于检测食品中的添加剂和有害物质，保障食品的质量和安全。

总结起来，金纳米修饰电极是一种常用于电化学检测的技术，通过在电极表面修饰金纳米颗粒，可以提高电极的灵敏度和稳定性，实现对目标物质的高灵敏检测。

金纳米修饰电极具有制备方法简单、应用领域广泛等优点，因此在生物传感、环境监测、食品安全等领域具有重要的应用价值。

相信随着科技的不断发展，金纳米修饰电极在电化学检测中的应用将会越来越广泛，为我们生活的质量和安全提供更好的保障。

电化学修饰电极

电化学修饰电极
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。 基于微结构的性质，电极上的修饰层可分为三种类型：修 饰单层，修饰均相复层，修饰有粒界的厚层。
化学修饰电极的制备是化学修饰电极得以开展研究的关 键性步骤。修饰方法的设计合理性与否、操作步骤及优劣程 度对化学修饰电极的活性、稳定性和重现性有直接影响，因 此是化学修饰电极研究和应用的基础。
电化学聚合法则是一种利用电化学氧化还原引发， 使电活性的单体就地在电极表面发生聚合，生成聚 合物膜而达到修饰目的的方法。这类电活性单体大 多含有乙烯基、羟基和氨基的芳香化合物以及杂环 、稠环多核碳氢化合物和冠醚类化合物等。这种方 法主要被用来制备各种聚合物修饰电极。
电化学氧化法是利用电化学氧化作用使反应物在电 极表面生成特定的产物，该产物最终通过吸附、组 装或共价键合等作用修饰电极表面，从而制备化学 修饰电极的一种方法。用该方法制备修饰电极的报 道还不是很多。
这是一个紧 密堆积的无针孔 的膜（表面覆盖 率 约 为 9×10 － 10mol/cm2 ） 并 阻 碍组分向电极表 面的传质。
金基底上自组装膜的形成
堆积和有序受到许多因素的影响，如碳链长度、 端基、溶剂、浸泡时间或基底形貌。随链长的减小 （ｎ＜10），堆积密度和覆盖率降低，无序度增加
。这样的以及其他的结构无序性和结构欠缺（例如 针孔），常常导致性能降低。由烷基硫醇混合物形 成的共组装单层膜能够在膜的构架上获得膜的组成 上和形貌上的变化。根据共组装的两种硫醇的差别 ，能够选择性地除去其中的一个组分（例如通过还 原性解吸）。
具体方法为：
(A)将电极浸入修饰液中，取出后使附着于电极表面的溶 液干固成膜；
(B)用微量注射器把一定已知量的修饰液注射到 电极表面，然后于固成膜；

化学修饰电极

化学修饰电极


这种电子转移媒介体引起的电催化反应如图所示。 这里，修饰层中媒介体(聚甲苯胺蓝O)的氧化态与 溶液中待测物的还原态(NADH，还原型烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸)反应后，再生出媒介体的还原态， 即修饰剂催化了溶液中NADH的氧化，因为 NADH在裸电极上的直接电氧化需要更正的过电 位。二茂铁、二酚类化合物也是典型的电子转移 媒介体和修饰剂，可用于催化一些直接电化学活 性不佳的被测物质的氧化还原反应。在电分析化 学中，一般认为化学修饰电极上的电催化是用来 放大检测信号，其催化电流往往与被测物浓度成 正比。

化学修饰电极已广泛用于无机、有机和生 化物质的分析检测，也是研究分离和合成 化学的重要实验平台。例如，在环境和食 品分析中，常用于重金属离子及亚硝酸盐 等多种污染物的高敏检测；在生物分析方 面，用于蛋白质、DNA、神经递质以及代 谢调控分子的检测和传感。
Sabahudin Hrapovic等使用不同的金属纳 米材料(Pt、Au、Cu)与溶于Nafion的单壁 碳纳米管和多壁碳纳米管制备得到复合型 传感器，通过吸附溶出伏安法来检测三硝 基甲苯TNT和其他硝基苯类化合物。 华南师范大学的杨勤燕通过简单的绿色无 污染方法制备了铂纳米粒子包覆的金纳米 孔膜及其双金属纳米复合膜修饰电极，并 成功应用于对大肠杆菌的快速检测。 其它文献也表明各类化学修饰电极对食品 中肾上腺素、抗坏血酸、多巴胺及细胞色 素C等也是一种高效灵敏的分析方法。
方式，形成化学键或生成表面配位化合物等物质，从而发生
的吸附。
(3)基于氢键、亲疏水作用力、-堆积力的吸附。这些吸附 也属于物理吸附的范畴。通过氧化还原或研磨等简单的电极
处理方式，在金属电极表面可产生-OH等含氧基团，而碳电
极表面则可产生-OH、C=O、-COOH等含氧基团，这些含氧 基团可通过氢键去捕集溶液中的相应组分。导电碳材料具有 碳原子的共轭结构，故碳基电极可通过-堆积力去吸附含 有苯环类似结构的分子。另外，表面处理干净的碳电极具有

化学修饰电极

化学修饰电极

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。

化学修饰电极在药物分析中的应用与发展

化学修饰电极在药物分析中的应用与发展
了较 好 运 用 。 ２ ． 化 学 修 饰 电极 的分 类 化学 修饰电极的种类大致可 以分 为吸附型 ， 共价键合型 ， 聚合物型 三大类 。 （ １ ） 吸附型 ： 当电极浸 到溶液 中时就 发生 了吸附 ， 这是 固液界面 的
方法 的灵 敏性与选择性相结合 ， 在药物分析领域得 到了广泛的应用 ” 。 Ｚ ｅ ｎ 等 将 Ｎ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ修饰在电极表面 ， 利 用其选择渗透 、 电荷排斥等性能 ， 在大量抗 坏血酸存在下选择性 测定 尿酸 。杨小红等 制备 了一种新 型 纳米 Ｆ ｅ ０ 修饰金 电极 ， 对多 巴胺具有 良好 的催化 氧化作用 ， 可实现在 抗坏 血酸存在时选择 性测定多 巴胺 。Ｗｅ ｉ 等 研制 了纳米 Ｃ ｅ Ｏ 修饰玻 碳 电极 ， 实现 了对人体血清 中的抗坏血酸和尿酸进行了 同时检测 。 电化学 方法 因其具 有方便 、 快捷等优点 ， 近年来在多个领域得 到了 广泛 而深入 的研 究。然而 ， 在生物体系 中， 超微电极表面易被 电化学反 应 中产生 的 自由基或 电聚合产 物污染而钝化 。 电极 污染物主要是 些有 机生物 分子 如五 羟色胺 、 组胺、 氨基酸 、 Ｎ Ａ Ｄ Ｈ， 苯 胺等及 其 氧 化、 代 谢产物 ， 它们易在 电极 表面吸附形成 绝缘 膜 ， 导致 电极电信号 随 时 间急剧衰减 ， 灵 敏度和选 择性 严重下 降。为了满足药 物分析研究 复 杂 生理 环境 中痕 量生 物分 子的检 测需 要 ， 需要 提高 电极 的抗 污染性 能 。Ｓ ｗ ａ ｍ ｙ ｔ 等采用碳 纳米管修饰 的碳纤维 电极对五羟色胺 进行在体 检测 ， 实验结果显示修饰后 的电极受污染程度显著减轻 。
化 学 修 饷 电极 在 药物 分析 巾羽 应 用 与 发 展
中南 民族 大学 药学 院 程 寒 明 月 杨 沫 王 惠霞 万梦婷

金纳米修饰电极 电化学检测

金纳米修饰电极 电化学检测

金纳米修饰电极电化学检测金纳米修饰电极是一种常用于电化学检测的技术，它通过在电极表面修饰金纳米颗粒来增加电极的表面积和催化活性，从而提高检测的灵敏度和选择性。

在电化学检测中，电极是起着重要作用的关键部分。

传统的电极表面积相对较小，限制了电化学反应的进行。

而金纳米修饰电极通过在电极表面均匀分布金纳米颗粒，大大增加了电极的表面积。

金纳米颗粒具有较大的比表面积和优异的导电性能，能够提供更多的反应活性位点，从而增加了电化学反应的速率和效率。

金纳米修饰电极还具有优异的催化活性。

金纳米颗粒具有特殊的表面结构和电子性质，能够有效地催化电化学反应，降低反应的能垒，提高反应速率。

金纳米修饰电极可以用于各种电化学检测方法，如电化学传感器、电化学催化等。

金纳米修饰电极的制备方法多样，常见的方法包括溶液法、电化学沉积法、热蒸发法等。

其中，溶液法是最常用的方法之一。

通过将金盐溶液与电极反应，金离子被还原成金原子并沉积在电极表面，形成金纳米修饰层。

制备金纳米修饰电极时，可以调节金盐的浓度、反应时间和温度等参数来控制金纳米颗粒的大小和分布，以满足不同应用的需求。

金纳米修饰电极在电化学检测中具有广泛的应用。

例如，在环境监测中，金纳米修饰电极可用于检测水中的重金属离子、有机物污染物等。

在生物传感器中，金纳米修饰电极可用于检测生物分子，如蛋白质、DNA等。

此外，金纳米修饰电极还可以用于能源转换和储存领域，如燃料电池、超级电容器等。

金纳米修饰电极是一种有效的电化学检测技术，具有较大的表面积和优异的催化活性。

通过金纳米修饰电极的应用，可以实现对各种物质的高灵敏度和高选择性检测，为科学研究和工业生产提供了重要的技术支持。

化学修饰电极

化学修饰电极
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
Chemically Modified Electrodes
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
一.引言 化学修饰电极 (CME)
0.4
4
0.3 3
0.2
b 5
0.1
Semi-derivative of CV/mA.V-1
-0.015
1
4
0.76 0.72 0.68 0.64 0.60
Potentail/V vs SCE
0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 Potential/V vs SCE
6
34
5
0
1
+
-4
A2
（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。
• 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1×10－3 mol/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。

纳米材料化学修饰电极的制备及其在药物分析中的应用

纳米材料化学修饰电极的制备及其在药物分析中的应用
第 ２卷 第６ ７ 期 ２ １ 年 １ 月 ００ ２
医 学 研 究 与 教 育
Ｍｅ ｉａ Ｒ ｓ ａｃ ｎ ｄ ｃ ｔ ｎ ｄｃ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｅ ｕ ａｉ ｏ
Ｖ０ ．７ １ Ｎｏ． ２ ６
Ｄ ｅｃ． ２ １ ００
纳米材料化学修饰 电极 的制备及其在药物 分析 中的应 用
董晓 东 赵建 玲 于朝 云 杨 慧 ， ， ，
（． １河北 大学基础 医学 院 医用化学教研室 ， 河北 保定 ０ １０ ； ． ７００２ 河北金融学 院， 河北 保定 ０ １５ ） ７０ １
摘要 ： 近年来 ， 利用纳米材料修饰 电极 来实现药 物分 子的检测 ， 从而实现纳米技术 、 电分析化学 和生命科学 三者的结合 ， 这些 研究 已经成为科学研究的热点之一。本文 对化学 修饰 电极的制备方 法 ， 纳米材 料修饰 电极 的类 型及其在 药物分 析 中的应
ｃ ｌａ ｐ ｉａｉｎ ｏ ｈ ｍｉａｌ ｄｉ ｅ ｌｃｒｄ ｌ ｅ ｉｗｅ ａ ｐ ｌ ｔ ｆｃ ｅ ｃ ｙ ｍｏ ｆ ｄ ｅｅ ｔｏ ｅ ａｅ ｒ ｖｅ ｄ．Ｉｓｆ ｔ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇｅ ｓ ｉ ｓ ｒ ｓ ｅ ｔｄ． ｃ ｏ ｌ ｉ ｔ ｕ ｕ ｒ ｅ ｒ ｈ ｐ ｒｓ ｓ ａ ｏ ｐ ｐ ｃｅ ｅ ｅ ｏ ｌ ｏ
Ｄ ｎ ａ ｏ ｇ ， ｈ ｏＪａ ｌ ｇ ， ｕ Ｚ ａ ｙ ｎ ，ｔ ． ｏ ｇＸｉｏ ｎ Ｚ ａ ｉｎｉ ＝ Ｙ ｈ ｏ ｕ ｅ ｄ ｎ １ ａ
（ ． ｅａｔｅｔｆＭｅｉ ｌ ｈｍｓｙ Ｃ ｌｇ Ｂ ｓ ｅｉ ｌ ｃ ｎｅｏ Ｈ ｂｉ ｎｖ ｓｙ，Ｂ ｏ ｉ ７ ００ Ｃ ｉ ； １Ｄ ｐ ｒ ｎ ｍ ｏ ｄ ａ ｅ ｉｒ ， ｏｅｅ ｃ Ｃ ｔ ｌ ｏ ａｉ Ｍ ｄ ａ Ｓｉ ｃ ｅｅ Ｕ ｉ ｒｔ ａｄ ｇ０ １０ ， ｈ ａ ｆ ｃ ｃ ｅ ｆ ｅｉ ｎ ｎ

化学修饰电极在分析化学中的作用

化学修饰电极在分析化学中的作用

化学修饰电极在分析化学中的作用
电极作为电化学过程中重要的实验装置，依赖于其可仅用少量电流进行大量反应的能力，改变现有的分析化学方法。

近年来，随着研究人员不断挑战，化学修饰电极技术已经得到了快速发展。

学修饰电极（CMEs）是一种利用有机分子与元素结合形成一个有用的分析电极材料的过程。

化学修饰电极技术中，所改变的是电极表面，而不是整个电极体。

是一种将有机分子或高分子直接定向修饰到电极表面形成电极界面的技术，可以提高电极的电化学响应特性，在分析化学中发挥重要作用。

化学修饰电极具有多种特点，它可以提供灵敏度、特异性和选择性，并有利于控制电极表面的活性化合物的稳定性。

使得CMEs开发出了各种分析技术，可以在微环境中测量微量物质，如金属离子，药物和抗生素等基因表达产物。

学修饰电极技术具有许多优势，例如可快速鉴定定位活性位点，可控制微环境，可检测微量分子，并提供灵敏度和特异性的分析。

时，它可以使得分析过程更快，更有效，更准确。

化学修饰电极技术应用广泛，它可以用于生命科学、环境科学和材料科学等领域，以及临床医学、药剂学和毒理学研究中。

例如，可以使用化学修饰电极技术来检测微量金属离子，以及生物样品中有毒物质，也可以用于生物传感器研究，以及抗菌性蛋白和抗生素活性的研究等。

且，化学修饰电极技术还可以应用于生物分子的膜片识别和结构分析，以及生物及有机分子的测定，可以精确地对生物及有机
分子进行分析。

总之，化学修饰电极在分析化学中发挥了重要作用，可以提供高精度的分析，为解决当前科学问题提供有效的手段，这是一项具有重要意义的技术。

着研究的深入，未来化学修饰电极技术的应用前景可期，将在更多领域开展更广泛的应用。

化学修饰电极化学修饰电极

化学修饰电极化学修饰电极

（1）吸附修饰电极
吸附方式： 平衡吸附 静电吸附 LB膜吸附
单层吸附膜
复合膜
LB膜：不溶于水的表面活性物质在水面上形成排列有序 的单分子膜 (Langmuir–Blodgett，LB膜)； SA膜：依靠S原子与金之间的作用，硫化物(–SH，SO2等) 在金电极表面形成有序的单分子膜，称为自组装膜（self assembing， SA膜）。
脑神经组织中多巴胺、儿茶胺的实时监测。
2020/1/16
微电极
2020/1/16
4.4.3 生物电化学分析 Bioelectrochemical Analysis
1. 活体伏安分析
1973年 Adams将直径1mm 石墨电极插入大白鼠的大脑尾 核部位，测定多巴胺，获得第 一张活体循环伏安图。
药物在活体中浓度变化、分 解、作用的监测；
通过微电极与超微电极实 现无损伤分析。
2020/1/16
2. 免疫伏安分析
1979年，Heineman等提出； 利用抗原与抗体间特定选择性建立的高选择性分析法。
3. 生物电化学传感器
酶传感器、生物组织传感器、免疫传感器； 测定乙肝的免疫传感器。
2020/1/16
4.4.4 光谱电化学分析
以电化学产生激发信号，以光谱技术测量物质变化的 分析方法。充分利用了电化学方法容易控制物质的状态、 光谱法有利于物质识别的特点。
4.4.1 化学修饰电极
化学修饰电极：
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。
基体材料：碳(石墨)、玻璃、金属等。
1.化学修饰方法
（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。

化学修饰电极

化学修饰电极

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。

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吸附法：
化学吸附是制备单分 子层修饰电极的一种 很简便的方法。
烯烃衍生物在Pt电极上的吸附示意图
吸附法优点：简单，直接 吸附法缺点：吸附层不重现，吸附 的修饰剂会掉落，严格控制实验条 件亦能得到重现性较好的结果。
欠电位沉积法：
金属在比其热力学电位更正处发生沉积的 现象。常发生在金属离子在异体底物上的沉 积。可以用来制备精细结构单层修饰电极的 一种方法。
b.电极表面的聚合物薄膜相对于膜内的 扩散层足够厚－－－相当于半无限扩散
光谱法：研究化学修饰电极的光谱技术包 括透射和反射紫外－可见光谱，红外光谱， Raman光谱，荧光光谱，光热光声光谱， 偏振光谱，圆二色谱等。
例如电化学反射紫外光谱可以获得电极表 面修饰剂的电子结构信息；详细研究电极 反应机理；选择性地观察法拉第过程。
第六章 化学修饰电极
化学修饰电极自问世以来，突破了传统 电化学中仅限于研究裸电极――溶液界面 的范围，开创了从化学状态上人为控制电 极表面结构的领域。通过电极表面的分子 裁剪，可按意图给电极预定的功能，以便 在其上有选择地进行所期望的反应，在分 子水平上实现了电极功能的设计。
1．化学修饰电极的起源与发展
等离子体聚合形成的聚乙烯二茂铁薄膜/玻碳
组合法：
化学修饰剂与电极材料简单地混合以制备组 合修饰电极的一种方法。 以化学修饰碳糊电极为典型，制备方法有直 接混合法和溶解法。 碳糊修饰电极的活化与再生
其他修饰电极的制备
混合价态化合物修饰：以普鲁士兰PB为代表的无
机过渡金属氰化物薄膜修饰电极，在电催化，电色效应， 离子选择性电极，固体电池，生物活体分析等方面有广泛 的应用，并在光电转化，防腐蚀，不对称有机合成、能量 与信息贮存以及药物分析等方面具有潜在的应用。 制备方法有：化学沉积法，电沉积法，新生金属法，等离 子体溅射法，已制备出多种含过渡金属的亚铁氰化物。
制备方法：电化学沉积法，吸附法和聚合物掺杂法。吸附法：用阴极 极化碳电极来制备吸附型多酸单层膜，其反应性和稳定性均好；导电聚 合膜中掺杂多酸阴离子，响应快速，灵敏；特别是将 PPy膜过氧化处理， 则呈现多酸的明晰而分辨的几对波峰，与在溶液中的相似，无背景干扰； 将高定向热解石墨(HOPG)或玻碳表面作氨基化处理，以静电吸引接着 多酸阴离子可制备出完好的单分子层电极，在扫描隧道显微镜图象中观 察到排列有序的多酸构型．多酸类修饰电极对ClO3-，NO，O2，和 H2 的电催化效应等很明显，对烯烃的氧化等也值得关注。
化学修饰电极是由导体和半导体制成的 电极，在电极的表面涂敷了单分子的、 多分子的、离子的和聚合物的化学物薄 膜，借 Faladay(电荷消耗)反应而呈现出 此修饰薄膜化学的、电化学的以及／或 光学的性质。
含义：化学修饰电极可以理解为电极表面经分子设 计、其表面被人工剪裁过的任何电极。这种修饰包 括了对电极界面区的化学改变，因此它所呈现出的 性质与电极材料本身任何表面上的性质不同。 对任何电化学反应来说,如果反应在裸电极上能够合 理的、有选择性的和容易的进行，电极表面的修饰 就没有必要且毫无价值。电极表面的修饰必须强调 改变电极／电解液界面的微结构而造成某种特性。
粘土和沸石类都是具特征结构(层状和孔状)和离子交
换性质的一类无机高分子材料，不导电。作为电极表面的 修饰膜，有利于实现三维催化，并且具有高的热稳定性和 化学稳定性．具层状结构的粘士，表面带有过剩的负电荷， 对阳离子有很强的交换作用。粘土修饰电极主要用于阳离 子物质的分离、富集和测定，以及电催化等。分子筛具有 空旷的骨架结构且多孔，以及较大的表面积，对极性分子 和可极化的分子有强的吸附能力．分子筛既具有电荷又有 对分子大小和形状的筛分能力，体现出很好的分子识别性。 以分子筛为基近期发展了灵敏的传感器如多巴胺、O2等， 调整分子筛空腔尺寸制成的酶电极稳定性好，响应灵敏。 粘土类和沸石类修饰电极制备方法：一般需借助于其他物 质采用掺入，组合，电化学聚合等方法制备。直接滴涂法 仅适合于具层状结构的粘土类修饰电极。
从聚合物出发制备： 蘸涂：将基底电极浸入到聚合物的稀溶液中 足够时间，靠吸附作用自然地形成薄膜。 滴涂：取数微升的聚合物稀溶液，滴加到电 极表面上，并使其挥发成膜。 旋涂法：用微量注射器取少许聚合物的稀溶 液，滴加到正在旋转的圆盘电极中心处，此 时过多的溶液被抛出电极表面，余留部分在 电极表面干燥成膜，这样得到的膜较均匀。
4. 化学修饰电极的表征
电化学方法 光谱法-现场及非现场光谱电化学 表面分析能谱法 现场X－射线衍射法 石英晶体微天平法 显微学表征
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
循环伏安法： a.电极表面的聚合物薄膜相对于膜内的扩 散层足够薄－－－相当于薄层电化学
电极－溶液界面的研究－－－Gouy－Chapman－Stern理论
Anson发展的吸附理论
1975年，Miller和Murray分别独立报道了按人为设计对电极表 面进行化学修饰的研究，标志着化学修饰电极的正式问世。
2. 化学修饰电极的定义
Chemically modified electrodes，CMEs
在电场作用下，电极表面的修饰物能促进或抑制在电 极上发生的电子转移反应，而电极和表面修饰物本身并 不改变，这类化学作用称为化学修饰电极电催化。
化学修饰电极电催化的实质就是通过改变电极表面修 饰物来大范围地改变反应的电位和反应速率，使电极除 了具有传递电子的功能外，还能对电化学反应进行某种 促进与选择。 化学修饰电极电催化可以将催化剂与反应物、产物容 易分开，可以随意调节电极电位的大小和正负，方便地 改变电化学反应的方向、速率和选择性，这是一般化学 催化反应做不到的。
3. 化学修饰电极的类型和制备
基底材料：碳，贵金属，半导体 固体电极表面的清洁处理：机械研磨和 抛光；化学法和电化学法处理 鉴定固体表面的方法
共价键合法： a. 电极表面预 处理，引入键 合基； b. 进行表面有 机合成
共价键合法优点：其原理和步骤很 好地反映了化学修饰电极的设计和 微结构的形成 共价键合法缺点：方法繁琐，电极 表面覆盖率低。
椭圆偏振光谱法：通过表面对线性偏振 光的反射来表征的方法。
电子自旋共振（ESR）：是专门用于研 究含有未成对电子物质的波谱技术。可 用来捕获电极反应过程中出现的自由基 中间体产物。可用于研究电化学反应动 力学，顺磁性中间产物，化学修饰电极 等。
表面分析能谱技术：指对物体几百个埃以内的表面
层结构的探测。由于物体受不同的激发而相应地释放出光， 电子，离子和中子等，且带有原物体所赋予的特征，因此 可以分析确定原物质的结构组成。需要根据不同的激发方 式采取相应的检测方法，如能谱，光谱，质谱等。
ABC：基底电极；DEF：硅烷化后的电极； GHI：与二硝基苯甲酰氯反应后的电极
现场X－射线衍射法：
可以确定氧化还原过程中键长和配位数 的变化，用于表征单原子吸附和聚合物 化学修饰电极。
石英晶体微天平法：
是检测纳克级质量变化的灵敏的监测器。 可用于电极表面 的研究，测量固体电 极表面层中质量，电流，电量随电位变 化的关系，从而认识电化学的界面过程， 膜内物质传输，膜生长动力学和膜内的 化学反应等。
显微学表征：
透射电子显微镜，扫描电子显微镜， 场电子显微镜和场离子显微镜，扫描 隧道显微镜，原子力显微镜，扫描电 化学显微镜等。
蒽 利用STM针尖，可实现对原 子和分子的移动和操纵，图 为金属镍表面用35个惰性气 体氙原子组成的 “IBM”三 个英文字母
掺杂的聚噻吩单链的中心线（a） 掺杂的聚噻吩单链的STM图像（a） 链的中心线（b） 去掺杂的聚噻吩单链的中心线（b） 掺杂的聚噻吩单链的模型（c）
• Example 1：电化学表征 • Example 2：SEM表征和电活性面积表征 • Example 3：AFM表征和电化学阻抗表征
5. 化学修饰电极的功能与效应
化学修饰电极的电催化 化学修饰电极的光电化学 化学修饰电极的电化学发光 化学修饰电极用于有机电合成 化学修饰电极的电色效应 化学修饰电极作为分子电子器件 化学修饰电极的电化学控制释放
多酸修饰电极：元素周期表VB组(V，Nb，Ta)及VIB组(Cr，
Mo，W)元素的氧化物，可经历缩合反应形成同多酸(IPA)和杂多酸 (HPA)，同多酸仅含一类酸酐，杂多酸含两类以上的酸酐。种类繁多， 具有不同的特殊结构，化学稳定性高。多酸修饰电极的研究始于1985年， 由于它有多电子、多质子的反应特性，能获得多达32个电子，而多酸本 身的结构也不发生变化，对于修饰电极研究非常有利。
基于分子的自组作用，在固体表面上自然地 形成高度有序的单分子层的方法。简单易行， 膜的稳定性好。
自组装膜对于仿生研究有重要意义。因其 在分子尺寸，组织模型，以及膜的自然形 成三个方面很类似于天然的生物双层膜。 同时，它还具有分子识别功能和选择性响 应，且稳定性高。
聚合物薄膜修饰电极
多分子层修饰电极中以聚合物薄膜的研究最广。 与单分子层修饰电极相比，多分子层具三维空间 结构的特征，可提供许多能利用的势场，其活性 基的浓度高、电化学响应信号大，而且具有较大 的化学、机械和电化学的稳定性，无论从研究和 应用方面均有发展前景。
C60 修饰电极： C60及其Fullerenes家族作为一种 新型材料，研究十分活跃。 C60有多电子（1－6）的 氧化还原活性，具特殊的封闭笼状结构，易嵌入外 界离子，另一方面，其分子多烯键存在，有利于吸 附在固体电极表面（如Pt，Au，C等），形成牢固 的修饰膜。亦可发生电聚合形成聚合物膜。
石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它不仅是已温下传 递电子的速度比已知导体都快。
纳米材料修饰电极：纳米金属，纳米半 导体材料，纳米氧化物材料等 纳米粒子的特点：高比表面积，高活性， 强吸附能力，高催化活性等。 氧化物介孔材料修饰电极，金胶纳米粒 子修饰电极，半导体纳米粒子修饰电极等