２００３年１０月广西师范大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＵＡＮＧＸＩＮＯＲＭＡＩ，ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
界面电分析化学的某些研究进展
董绍俊
（中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室．吉林长春１３００２２）
２０世纪下半叶后，生命科学、材料科学、信息科学、能源科学和环境科学都取得了迅猛的发展．化学研
究为五大学科的发展奠定了坚实的基础．而分析化学是从事化学研究的眼睛，为获得化学组成、结构信息、
物质检测以及过程分析等提供了很好的工具．随着各种科学技术的发展，对分析化学提出了更高的要求．
电分析化学作为分析化学分支之一，近十年来得到飞速进展，呈现出以下特点：电化学研究从最初的固／液界面拓展到现今液／液，固／固，气／固界面；电化学界面可人为设计，有序组装；电化学界面可进行合
成、聚合、电积；电极尺寸可按需要而变化，从微米到纳米；易于与其他科技交叉结合．因此，电分析化学适
合五大科学领域的需要而发展．
在上述背景下，我们实验室在以下三方面开展了工作：自组装基本问题的研究；纳米结构界面电化学；
以及信息和微型化．
电分析化学未来的发展主要集中在以下几个方面：理论上，发展不同电化学界面上电极过程动力学、
长程电子转移；方法上，追求超高灵敏和选择性，适应复杂环境、极端条件，达到实时、现场、活体检测；技术
上，利用交叉学科方法将声、光、电、磁结合在电极界面，以及微型化导致由宏观、介观到微观尺度迈进，提
高分子水平认识；应用上．重点研究生命科学领域中有关问题，如生物医学、药物、人口与健康，为解决生命
现象中的某些基本过程和分子识别显出潜在的价值．总之，以电化学界面为基，仿生化、信息化和微型化发
展将成为电分析化学的主攻方向．
ＳＯＭＥＡＳＰＥＣＴＳＯＦＩＮＴＥＲＦＡＣＩＡＬＥＬＥＣＴＲＯＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ
ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ
ＤＯＮＧＳｈａｏ—ｊａｉｌ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｋｃｔｒｏａｎａｌｖｔｌｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ【３００２２，Ｃｈｉｎａ）
第３Ｏ卷第４期 ２０１１年４月 分析测试学报 ＦＥＮＸＩ ＣＥＳＨＩ ＸＵＥＢＡＯ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ） Ｖ０Ｉ＿３０ Ｎｏ．４ ３６８～３７３
苯胺与邻一氨基苯磺酸电化 学其 Ｊ ，、
原位紫外一可见光谱研究 聚的
黄文华。，王百木 ，郎秋华 ，张 雷
（１．永城职业学院，河南永城４７６６００；２．上海师范大学生命与环境科学学院化学系，上海２００２３４）
摘要：运用原位紫外一可见吸收光谱法和红外光谱法分别研究了苯胺（ＡＮ）和邻一氨基苯磺酸（ＡＢＳＡ）在０．１ ｍｏｌ／Ｌ ＨＣＩＯ 溶液中的单独聚合及共聚过程。结果表明，在ＡＮ和ＡＢＳＡ的共聚过程中，ＡＢＳＡ首先被氧化生 成其阳离子自由基，然后ＡＢＳＡ阳离子自由基与继而生成的ＡＮ阳离子自由基和溶液中的ＡＮ及ＡＢＳＡ单体发 生交互反应，生成混合低聚物中间体，在吸收光谱中对应于５５０ ｎｍ处的吸收峰。另外，随着混合溶液中ＡＮ 浓度的增加，ＡＮ的聚合逐渐占主导地位，说明ＡＮ与ＡＢＳＡ的共聚过程与单体浓度比有关。红外光谱分析表 明ＡＢＳＡ有效地连接在聚苯胺（ＰＡＮ）骨架上，得到了自掺杂聚苯胺。 关键词：苯胺；邻一氨基苯磺酸；电化学共聚；原位紫外一可见光谱电化学 中图分类号：Ｏ５６１．３；ＴＱ６１２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—４９５７（２０１１）０４—０３６８—０６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４—４９５７．２０１ １．０４．００４
Ｉｎ Ｓｉｔｕ ＵＶ—Ｖｉｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃ０ｐ０ｌｙｍｅｒｉｚａｔｉ０ｎ
０ｆ Ａｎｉｌｉｎｅ ａｎｄ Ｏ—Ａｍｉｎ０ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ Ａｃｉｄ
ＨＵＡＮＧ Ｗｅｎ—ｈｕａ ，ＷＡＮＧ Ｂａｉ—ｍＨ ，ＬＡＮＧ Ｑｉｕ．ｈｕａ ，ＺＨＡＮＧ Ｌｅｉ （１．Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ ４７６６００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３４，Ｃｈｉｎａ）
- 39 - /des Development of Energy Science November 2014, Volume 2, Issue 4, PP.39-46 Research Advances in Microbial Electron Transfer of Bio-electrochemical System Yunshu Zhang, Qingliang Zhao #, Wei Li School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China #Email:**************.cnAbstract Bio-electrochemical system (BES) was an emerging biomass-energy recovery technology based on electricigens electron transfer (EET), which was applied to recover electric energy (e.g. microbial fuel cell, MFC) and resources (such as hydrogen and methane) and to enhance the removal of heavy metals and refractory organic pollutants (e.g. POPs). The process of electron transfer to the electrode was identified as the key process in such a BES system. In this paper, the recent research achievements about EET both at home and abroad were analyzed and summarized, and the electricigen diversity, the electron transfer pathways and study methods were systematically presented. Finally, the direction of EET research was pointed out. Keywords: Bio-electrochemical System; Microbial Fuel Cell; Electricigens; Electricigen Electron Transfer 生物电化学系统中微生物电子传递的研究进展* 张云澍，赵庆良，李伟 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090 摘 要：生物电化学系统（bio-electrochemical system，BES）是一种新兴的以产电微生物电子传递（EET）为基础的生物质能源回收技术，可用于电能（如微生物燃料电池）和资源回收（包括氢气和甲烷等），此外还可用于强化重金属与难降解有机污染物（如POPs）的去除，而其中产电微生物将产生的电子传递到电极是BES的重要过程。本文分析总结了近年来国内外学者在EET方面的研究成果，系统地介绍了产电微生物的多样性、EET的途径和研究电子传递的方法，在此基础上指明了EET研究的发展方向。 关键词：生物电化学系统；微生物燃料电池；产电微生物；产电微生物电子传递 引言 生物电化学系统（bioelectrochemical system，BES）近年来在环境和能源领域受到广泛的关注。BES是微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）研究的拓展，MFC的发现最早追溯到上个世纪初，英国的植物学家Potter在进行厌氧培养时发现可以产生开路电压和电流，拉开了微生物产电研究的序幕[1]。随着化石燃料短缺带来的能源危机，生物质能源作为可再生能源逐渐受到人们的重视。到了20世纪中叶，针对微生物产电的研究才逐渐升温，将微生物产电和燃料电池技术相结合，构建了MFC系统。近几年，MFC从产电研究逐渐过渡到生物质资源化的应用方面，BES应运而生。研究发现，通过BES，CH4[2]、H2[3]等高附加值生物能源的合成效率显著提高；BES能够有效提高重金属的还原去除，如U(Ⅵ)[4]、Cr(Ⅵ)[5]等；BES可以应用于难降解有机污染物的去除，如石油烃[6]、多氯联苯和硝基苯等[7]；BES应用于脱盐的研究，发现BES可以有效地去除溶液中的阴、阳离子[8]。随着对BES研究的逐渐深入，BES的应用前景会更加广阔。其中电子传递过程是BES研究的重要理论基础，因此对电子传递过程的深入研究是十分有意义的。 *基金资助：本研究得到国家自然科技基金支持资助（51378144）。
- 1 - 电化学储能材料
电化学储能材料是指能够在电化学反应中储存和释放能量的材料。随着能源危机的不断加剧，电化学储能技术正日益受到人们的关注。电化学储能材料的研究和开发，是实现清洁能源转型和能源可持续发展的重要途径。
一、电化学储能材料的概念和分类
电化学储能材料是指能够在电化学反应中储存和释放能量的材料。根据其储能方式的不同，电化学储能材料可分为电容器和电化学电池两大类。
（一）电容器
电容器是一种能够在两个电极板之间储存电荷的器件，其储能方式是通过电场的形式储存电能。电容器的储能密度相对较低，但其充放电速度快，循环寿命长，无污染等特点使其在电子设备、电动车等领域得到广泛应用。
（二）电化学电池
电化学电池是一种能够在化学反应中储存和释放能量的器件，其储能方式是通过化学反应的形式储存电能。电化学电池的储能密度相对较高，但其充放电速度相对较慢，循环寿命相对较短，同时也存在着污染等问题。电化学电池的种类很多，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、钠离子电池等。
二、电化学储能材料的研究进展
（一）电容器材料的研究进展 - 2 - 电容器是一种能够快速储存和释放电能的器件，其储能密度相对较低。电容器材料的研究主要集中在提高其储能密度和循环寿命等方面。目前，常见的电容器材料有金属氧化物、碳材料、聚合物等。
金属氧化物作为电容器材料具有较高的比表面积和电化学活性，但其储能密度较低。研究人员通过改进氧化物的结构和表面形貌等方法，提高了其储能密度和循环寿命。
碳材料是一种常见的电容器材料，其储能密度相对较低，但具有较高的导电性和化学稳定性。研究人员通过改变碳材料的孔径结构和表面形貌等方法，提高了其储能密度和循环寿命。
聚合物作为电容器材料具有较高的储能密度和循环寿命，但其导电性较差。研究人员通过改进聚合物的结构和添加导电剂等方法，提高了其导电性和储能密度。
