化学修饰电极应用发展展望PPT

化学修饰电极应用研究进展姚长斌，景丽洁，宫柏艳，张丽梅（吉林化工学院环境化工系，吉林吉林01 ）摘要：化学修饰电极（C e）是当前电化学、电分析化学中十分活跃的研究领域，其应用范围十分广泛。

本文着重评述近年来化学修饰电极在生物样品、药物分析、金属离子测定、环境监测及其它方面应用的最新进展。

关键词：化学修饰电极；电化学；电分析化学；应用前言化学修饰电极是通过化学修饰的方法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、聚合物固定在电极表面，造成某种微结构，赋予电极某种特定的化学和电化学性质，以便高选择性地进行所期望的反应，在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性。

利用化学修饰电极表面上的微结构所提供的多种能利用的势场，使待测物进行有效的分离富集，并借控制电极电位，进一步提高选择性，同时把测定方法的灵敏性和修饰剂化学反应的选择性相结合，成为分离、富集和选择性三者合而为一的理想体系。

国内最早开辟这一研究领域的董绍俊［］在994年出版的专著中系统地介绍了化学修饰电极的由来、制备、表征及应用，展望了化学修饰电极的发展前景。

化学修饰电极以其独特的性能正日益引起分析工作者的广泛关注。

近年来，化学修饰电极的出现，不仅推动了电极过程动力学的基本理论研究，而且呈现出多种有用效应。

特别是在分析中的应用研究得到了迅速发展，使其在电化学中形成了一个新的研究领域。

本文着重评述近几年来化学修饰电极在分析中应用的最新进展。

2 化学修饰电极在生物样品分析中的应用近年来，化学修饰电极在生物样品分析中的研究发展极为迅速，应用各种修饰电极对儿茶酚类神经递质的研究报道较多，特别是神经递质的在体测定是目前较活跃的研究领域，微电极由于体积小可以插入单个细胞而成为当前对活体内神经递质的变化跟踪测定的唯一手段。

孙元喜等［］利用聚中性红膜修饰电极同时测定了多巴胺（DA）及肾上腺素（ep），基本上消除了抗坏血酸（AA）对DA及ep测定的干扰。

纳米技术在化学修饰电极中的应用及最新进展1. 纳米技术纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。

纳米技术侧重于纳米材料的制备、研究方法和技术以及应用研究。

2. 纳米材料定义：用纳米级别的微粒制成的材料就是纳米材料。

基本特性：量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。

该效应会导致纳米粒子磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观特性有着显著不同。

小尺寸效应：当物质体积减小时，会使物质本身的特性发生变化或者物质本身的性质不变而仅与其体积大小密切相关的性质发生变化。

该效应会使得物性有所改变。

表面效应：当粒子的直径逐渐接近原子的直径时，表面原子的数目及作用就不能忽略，而且这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都发生很大的变化。

该效应可增加材料的化学活性、降低熔点等。

量子隧道效应：纳米颗粒的尺寸变小，使其与实际空间尺寸相关的势垒厚度减小，导致隧道贯穿的几率增大，而由此引起纳米材料性质改变的效应。

界面效应:随着纳米材料的粒径减小，界面原子所占比例迅速增大，巨大的纳米材料界面处的原子排列混乱，表面原子配位严重不足，界面上存在大量缺陷，这就导致表面活性增加，晶格显著收缩，晶格常数变小，从而表现出良好的韧性与一定的延展性，与界面状态有关的吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性质将与传统的大颗粒材料显著不同。

3. 纳米材料与化学修饰电极3.1化学修饰电极的含义化学修饰电极是通过化学修饰的方法在电极表面进行分子设计，将具有优良化学性质的分子、离子和聚合物等固定在电极表面，形成某种微结构，从而赋予电极某种特定的化学和电化学性质，以便高选择性地进行所期望的反应，在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性。

化学修饰电极的发展及其在分析化学中的应用电分析化学依靠其较为完备的理论体系，发挥越来越重要的作用。

下面是电化学分析课件内容，为大家提供参考。

电化学领域研究一直是化学领域中难度系数等级最高的一个分支，电化学有别于简单的化学腐蚀。

化学腐蚀一般是指物质与另一种具有某种具有腐蚀性质的物质发生特定的化学反应的过程，简单的化学腐蚀存在于带有腐蚀性的物质之间，一般的化学反应是物质内部成分的互相交替或者相互交叉结合的具体过程。

而电化学腐蚀却与之不同，电化学腐蚀的过程虽然也是腐蚀性质的化学反应过程，但其反应的过程中伴有电子形式物质的存在和产生过程。

电化学和化学简单的分析和现象观察总结规律不同，其主要研究分析电子形式反应。

1.电化学锈蚀详述电化学腐蚀，相对于化学腐蚀现象的区别是：电化学腐蚀过程是金属与带电物质之间发生的化学反应，使得金属在电离子的反应破坏下，金属表面遭到严重的损害，甚至使金属的属性发生不同程度改变的化学腐蚀过程。

在电化学反应过程中有电流的产生，电流的产生主要原因是金属与带电介质发生的反应，带电介质是整个电化学腐蚀过程中极其重要的催化剂，没有带电介质的参与，即不会发生电化学腐蚀现象。

当电化学腐蚀发生时电流在金属的表面存在，电流分为阴极和阳极，和电流的正负极类似。

其中，与带电介质发生反应的金属如果在反应发生过程中本身所拥有的某种金属原子丧失，原子在反应之后以离子的形式脱离金属物质而存在，那么这样的电化学腐蚀反应过程也可以称为阳极反应。

而类似地，当电化学腐蚀反应发生过程中，带电介质在于金属原子的交互作用过程中，带电介质中以电子形式存在的物质与金属原子发生反应，结果导致带电的介质中电子形式的丧失，而变为原子等金属原子等类型的物质存在的化学腐蚀反应，又叫阴极反应。

阴极反应实质上就是电子形式变为原子形式的通过电化学腐蚀过程以非电子形式存在的反应。

阴极反应和阳极反应是相互独立而又同时进行的，又叫做共轭反应。

电化学锈蚀的整体表现存有原电池反应。

化学修饰电极在分析化学中的应用展望摘要：本文对化学修饰电极的兴起及其在分析化学中的应用进行了综述。

关键词:化学修饰电极分析化学应用展望自从化学修饰电极间世以来引起了研究者的广泛兴趣,研究的范围涉及有机合成、催化反应、电色显示、电化学等诸多方面。

迄今已发表了不少的专著和综述曾就化学修饰电极的概况及其历史沿革作过精僻的论述。

化学修饰电极的出现的确推动了电化学及电分析化学研究的发展,是近代电分析化学领域中一个重要的研究方向。

化学修饰电极的兴起在电分析化学中,一般所用的电极反应都是在电极与溶液界面发生电子转移的非均相反应。

以往电化学研究中所用的电极如汞,贵金属和石墨等,只有电子授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上转移的速度较慢。

在伏安法研究中,传统的电极常遇到的问题是,由于电极表面活性的改变,使测得的电流随时间增长而变小。

如何使电极能够有选择地进行所期望的反应并提供更快的反应速度,一直是电化学工作者所期望解决的问题。

化学修饰电极的出现突破了以往化学家所研究的范畴,把注意力转移到电极表面。

化学修饰电极是在电极面上接着一个有选择的化学基团,赋予电极某些特性质,以使其进行所希望的反应。

从本质上看,化学修饰电极用于分析学在提高选择性和灵敏度方面有其独特的优越性,可以认为化学修饰电极是把分离,富集和测定三者合而为一的理想体系。

有关化学修饰电极的制备已有多篇综述，常用的修饰方法有共价键合法，吸附法，聚合物薄膜法，组合法及其它一些方法。

这些制备方法中有的可以得到精确的修饰层。

早期人们对修饰电极化学特性研究的兴趣主要集中在电极表面与被测物相互作用的机理探讨。

那时虽已认识到它在分析化学上的应用价值,但实际应用是在八十年代出现电化学响应灵敏,稳定的聚合物薄膜电极以后才开始。

化学修饰电极在分析化学中有多方面的应用,包括电催化、选择性渗透、选择性富集分离和电化学传感器等。

以下将分别就这几个方面进行论述。

选择性富集与分离修饰电极表面能对被测物进行富集,分离是其用于分析测定的主要原因之一,被测物通过与电极表面修饰的化学功能团发生配合、离子交换、共价键合等反应而被富集、分离。

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。