化学修饰电极应用发展展望PPT
化学修饰电极 ppt课件
电子转移速度，化学修饰电PPT极课件 应运而生。
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一、 Introduction of CMEs
化学修饰电极是在传统电化学电极基础上发展起来的 新研究方向，它是电化学和电分析化学的前沿研究领 域。因此，近四十年来化学修饰电极成为国际上电化 学和分析化学家研究的热点。
化学修饰的问世突破了传统电化学中只局限于研究裸电 极/电解液界面的范围，开创了从化学状态上人为控制电 极表面结构的新领域。
对任何电极反应来说，如果在裸电极上能够合理、有选 择性地、容易地进行，那么修饰是毫无意义和没有必要 的。电极表面的修饰必须改变电极/溶液界面的双电层结 构，使电极的性能（灵敏度、选择性等）有所改善。
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2、CMEs的创始
化学修饰电极起源于电化学家早期在电极上的化学吸附研 究。
1973年,Lane和Hubbard开辟了改变电极表面结构以控制电 化学反应过程的新概念。
把具有不同尾端基团的多类烯烃化合物化学吸附在电极表 面上，观察到许多有趣现象。并有力说明了吸附在电极表 面上的基团能够发生表面配合反应，并且借改变电极电位 可调制其配合能力，指示了化学修饰电极的萌芽。
J. Phys. Chem. 1973, 77(11): 1401-1410
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1975年，Miller和 Murray分别报道了化学修饰电极的研 制方法，标志着化学修饰电极的正式问世。
通过研究电极表面修饰剂 发生相关的电化学反应的 电流、电量、电位和电解 时间等参数的关系来定性、 定量的表征修饰剂的电极 过程和性能。
• 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
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Cyclic voltammograms of SWNT-DHP composite film at different scan rates in blank supporting electrolyte. Scan rates from the innermost to the outermost waves: 50, 100, 200, 300, 500,1000 mV/s.
高老师的电化学分析课件-修饰电极
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生物膜的通透性
• 生命活动所需要的物质要从细胞周围环境中取得， 代谢产物则需要由细胞排出，川流不息的物质都 要经过细胞膜。 • 膜允许一定的物质穿过的特性称为膜的通透性。 • 细胞膜通透性最显著的特点是它的选择性，选择 性通透对物质进出细胞起着调节作用，维持了膜 内外离子浓度差和膜电位，保证了膜内外渗透压 平衡。这是细胞膜最主要的生理功能之一，对保 证细胞及有机体最基本的生命活动的正常进行具 有及其重要的。
（1）纳米金溶胶制备
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（2）纳米金溶胶表征
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NG/MTP+CI8SH/Au电极的SEM图
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2.3 双层类脂膜修饰电极-BLM （Bilayer Lipid Membrane）
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2.3.1 引言
• 生命过程中许多重要反应 发生在生物膜上。生物膜 在生物信息传递交流中起 着核心作用。 • 但生物膜的组成、结构和 功能极为复杂，因而企图 同时深入研究其上所发生 的各种过程显然是十分困 难的。 • 本世纪五十年代，人们已 公认双层类脂膜是生物膜 的基本结构。
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自组装单分子膜的主要体系
• 现在研究比较多的自组装单分子膜（SAMs）主 要包括三类，即烷基硫醇类，咪唑类，希夫碱 类，常用金，硅、铂的氧化物做固体 • 在膜电化学中，硫醇类化合物在金电极表面形 成的SAMs是最典型的和研究最多的体系
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硫醇/金体系SAMs的自组装原理
RSH+Au0n
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纳米银修饰电极制备
SAMs-配位吸附-电化学还原
• (1) 金电极磨至镜面，再浸泡到 piranha溶液(H2SO4: H202=3 :1) 30分钟，依次用二次水超声波清 洗和无水乙醇清洗，然后浸泡在 氨乙基硫醇乙醇溶液中24h； • (2)将电极取出分别用二次水和 乙醇溶液冲洗，然后将这种修饰 了氨乙基硫醇的金电极在硝酸银 溶液中浸泡24h； • (3)后用0. 1M硝酸钾溶液清洗， 再将吸附有银离子的金电极放入 0. 1 M硝酸钾溶液中使用脉冲恒 电位法，则纳米银在氨乙基硫醇 单分子修饰的金电极表面形成。
化学修饰电极应用研究进展
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。
化学修饰电极的发展及其在分析化学中的应用_黄杉生
,
最早 的 例 子 之一
,
是用 作磺 化二 乙 烯基 百 苯 交 联 的聚 苯 乙 烯的 催 化 剂 ( 4 1 C M E 重 要 的研 究 课 题 之 一 〔了2〕 董 绍 俊 6 [ 〕详细 综 述 C M 4
。
才
3〕
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分析 化 学 中
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电 催化 也 是
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E 的 电催 化 模 型 及 其 重 要特 性 ,
。
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并 就 C M E 用 作 电位 传感 器 的 状 况 作
1 选 择 富集 与分 离
当 电极表 面 修饰 有 对待 测 物质 有 选 择 性 反 应 的 化 学基 团 时
反应
,
,
C M E 将 与待 测 物
,
质 发生
这种
从而 达 到 分离
、
、
富集 的 目的
。
依
C M E 表 面 与 待 测 物质 发 生 的 反 应 性 质 区 别
以 往 电 化 学 研究 中所 用 电极如 汞
, ,
。
人们 所期 望 的 反 应并 提供 更 快的 电子转 移速 度
,
护直 是 电化学 家 们 希 望 解 决 的 间 题
,
。
c M 它的出 现 突 破 了 以 往 电化 学 家所 研究 的 范畴
把 注意力转 移到 电 极 表 面 〔 1 3
,
一
1 5〕
一
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、
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化学 沉 积 法 〔 4。
、
、
聚 合 物 涂 饰 法〔4 5
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一
SD ,
此
外
,
化学修饰电极的应用展望ppt课件
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典型实例 14
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环境检测
随着世界经济的迅猛发展，经济效 应所带来的负面影响也不容忽视。 其中首要的就是环境问题，丁业、 农业、生活废弃物等对环境的污染 也越来越严重，污染物种类也越来 越多。包括无机物、有机物、微生 物等，主要分布在大气、水质、土 壤、固体废弃物及生物体内，对环 境和人类健康极具危害。
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化学修饰电极的应用展望
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化学修饰电极
化学修饰电极（chemically modified electrode）就是用化 学或物理的方法，在普通电极表面 固定具有特定功能的分子、离子、 或者聚合物，从而改善了原有电极 的性质，能够实现更多的功能设计。 化学修饰电极通常在石墨，玻璃碳， 贵金属等电极的表面进行修饰。
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电化学技术具有设备简单，易自动 化、便于携带、灵敏度和准确度高， 选择性好等优点，是目比较有发展 前途的环境检测手段。
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测定水体中痕量的PB2+、CD2+、HG2+做一总结
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生物样品的检测
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血红蛋白是血液中运输和存储氧的
主要物质,它通过血红素中的铁原子
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吸附型修饰电极
纳米技术在化学修饰电极中的应用及最新进展-李俊.
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
内容概述
化学修饰电极简介 近年来的发展情况 相关原理、机理 Nafion膜修饰电极 离子交换修饰电极特点及应用
化学修饰电极简介
化学修饰电极是70年代中期发展 起来的一门新兴科学,也是目前最为活 跃的电化学和电分析化学的前沿领域, 目前己应用于生命科学、环境科学、 材料科学等领域。
Nafion膜修饰电极
Nafion是美国杜邦公司生产的阳离子交换剂，是 一种含过氟磺酸钠的高聚体。 在Nafion内部可分为憎水性的畴-聚四氟乙烯的 氟碳骨架畴及亲水性的畴-离子化的磺酸基。磺酸基 对阳离子有较好的选择性，尤其是对那些憎水大的阳 离子选择性更高。
Nafion修饰电极的制备
碳糊电极的制备因实验目的不同而各不相同，一 般用光谱纯石墨粉混合特定溶剂真空压入电极形 成碳糊，干燥后滴加Nafion甲醇溶液。 碳纤维微电极用HNO3 (1: 4)、无水乙醇和二次蒸 馏水浸泡洗涤，然后在静电场下滴加Nafion甲醇 溶液进行修饰。 玻碳电极采用溶剂(甲醇)挥发法制备。玻碳电极 经A1203抛光粉抛光成镜面，清洗，烘干。用微量 注射器慢慢滴加10μL 0.1%Nafion甲醇溶液于玻 碳电极表面，室温下挥发掉溶剂，即得所需修饰 电极
离子交换修饰电极特点
具有特殊选择性及富集作用，其选择性 主要基于电荷作用，Nafion膜修饰电极、无 机离子交联聚合物修饰电极和十二烷基硫 酸钠修饰电极三种电极本身都是阴离子， 电极修饰后具有了阳离子交换功能，可吸 附相反电荷的阳离子基团到电极上发生电 化学反应，阴离子基团则不在电极发生反 应，而壳聚糖修饰电极则相反，具有阴离 子交换功能。
机理
使用CME富集、分离时，在电极表面修饰上带 特定功能基团的功能分子，这些功能基团能与被测 物质发生离子交换、配合、共价键合等反应，而使 被测物富集或分离。 离子交换型 CEM通过表面的静电作用，吸引具有相反电荷 的离子而富集。 配位反应型 待测离子与修饰电极表面的物质发生配位反应 而被富集和分离。
化学类毕业答辩ppt-磷钨钒杂多酸修饰多晶Pt电极及其电催化性能
结果与分析
磷钨钒杂多酸修饰与未修饰电极对 甲醇氧化的催化性能
三峡大学生物与制药学院
磷钨钒杂多酸修饰多晶Pt电极及其电催化性能
比较图中两条曲线可知， 不论实在低电位或高电位的持 续放电，磷钨钒杂多酸修饰电 极上氧化电流都要明显大于未 修饰时的纯铂电极上的氧化电
流。这进一步证明了，该浓度
下磷钨钒杂多酸能搞提高铂基 催化剂对甲醇的氧化活性。
三峡大学生物与制药学院
磷钨钒杂多酸修饰多晶Pt电极及其电催化性能
3403cm-1处宽且较强的峰为 H-O-H的伸缩振动引起的吸收峰，
1621cm-1处为H-O-H的弯曲振动
峰，在波数为1075cm-1、975cm1、887cm-1，793cm-1出现吸收峰,
它们分别归属于P-O，W-O，WO-W，V-O键的特征吸收峰。从 而证明该样品确实为磷钨钒杂 多酸。
直接甲醇燃料电池是燃料电池未来发展的重要方向。 但由于甲醇氧化过程中催化剂表面甲醇氧化中间产物CO的强 吸附和积累，使得铂催化剂中毒。因此，寻找新型高效的阳 极催化剂，减少与避免催化剂中毒，成为直接甲醇燃料电池
研究和开发的热点。
经过对杂多酸修饰的光滑铂电极对甲醇电氧化作用的研 究发现，铂电极经PWV修饰后，对甲醇阳极氧化有明显促进 作用。
铂电极在硫酸溶液中的电化学行为
三峡大学生物与制药学院
磷钨钒杂多酸修饰多晶Pt电极及其电催化性能
磷钨钒杂多酸修饰 电极表面含有更多的氧 化物种。
Pt 在 0.1 mol/L 硫酸和各种浓度PW11V溶液中的 循环伏安曲线
结果与分析
磷钨钒杂多酸修饰与未修饰电极对 甲醇氧化的催化性能
三峡大学生物与制药学院
2×10-5 mol/L PW11V修饰过的电极在硫酸甲醇溶液 中的计时电流曲线
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• 在 分 析 化 学 上 的 应 用
• 光 电 作 用
• 电 催 化 作 用
化 学 修 饰 电 极 的 应 用Fra bibliotek电催化作用
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
1.增大电流响应，降低检测限；
2.防止被测物及产物在电极表面的吸附； 3.降低底物的过电位，使可能的干扰及背景 电流减至最小
光电作用
光电化学电池中的应用： 对太阳能的利用存在缺陷 一：转换效率低 二：光照的阳极面受到腐蚀, 因此寿命短, 没 有实用价值。
解决办法：1.用叶绿素制成化学修饰电极， 挺高了光电转化的效率。 2.化学修饰电极也可作为消除光腐蚀的途径, 赖顿等人把电活性的二茂铁锚合在光电极 上, 从而防止了光腐蚀。
化学修饰电极发展展望
化学修饰电极无论是在无机物、有机物，还是在生物 样品测定中发挥的作用越来越大。根据需要，研制出 各种高选择性、高灵敏度的修饰电极，测定在常规电 极上无响应的某些分子。 这类电极特别是聚合物修饰电极稳定性还有待于进一 步提高，以延长电极的使用寿命，进而方便、准确地 用于各种分析。
化学修饰电极的制备方法
1.硅烷化作用 优点：① 硅烷链是电绝缘 , 硅烷层上不会有电 化学干扰。 ② 复盖层是多孔的, 允许反应粒子扩散到电极表 面, 故能发生电子的传递。 ③ 可选择链足够长的硅烷分子, 因此柔软性很好, 能使引入的电活性中心充分靠近表面, 以保证电 化学过程顺利进行。
2.吸附：操作简便易行 3.高聚物涂层： ①操作简单 ②电化学效应大，因为有多层氧化还原位置 起作用 ③作用物能够渗入到高聚物层中去 , 增进反应 的稳定性 4.石墨表面基反应：可以利用氨基和卤基直 接键合制成修饰电极
2.金属离子分析中的应用：化学修饰电极对 金属离子的测定有着特殊的功能， 特别在金 属 Cu2+、Fe2+、Au2+、Pb2+、Mg2+、Cd2+分析 测定方面有了很大的发展。
3.在环境监测中的应用：对水样中NO2-的测 定 ，由于NO2-电极上的直接还原需要很大的 过电位，因此通过化学修饰电极使一些在裸 电极上难以进行的反应得以完成。
Thanks!
1.什么是化学修饰电极
4.化学修饰电极的应用
2.为什么要修饰化学电极
5.化学修饰电极前景展望
3.怎样制备化学修饰电极
什么是化学修饰电极
化学修饰电极（CME）是指在导电性的基本 电极表面上，用化学方法接上某种功能团， 使构成一种修饰电极。 特点:1.提高电极的选择性和灵敏性稳定性 2.CME利用了电极表面与覆盖物结合结合界面 状态变化，同时具有功能团的性质 3.化学修饰电极本身极为催化剂，他对电极 反应具有催化作用。
解决了是转换效率低和光照的阳极面受到腐 蚀, 因此寿命短这两个问题，是太阳能为人们 更好地利用 创造了条件
在分析化学上的应用
1.药物分析中的应用：抗坏血酸广泛存在于 食物、药物及人体中，是维持人体生命的重 要成分之一，利用化学修饰电极的测量方法， 其突出的特点是电极稳定性好，灵敏度高， 对其有良好的电催化氧化作用。可以选择性 地检测药物中的抗坏血酸；同时，电极制作 简单，价格低廉