碳糊修饰电极的应用研究进展
碳纳米材料在修饰电极领域的应用
碳纳米材料在修饰电极领域的应用谷飞;鲍昌昊;黄蓉萍;马静芳;李元;李梅;程寒【摘要】Carbon nanomaterials have received great interest because of their unique mechanical, electrical, and chemical properties.Especially, some kinds of novel carbon materials including carbon nanotubes and graphene due to great specific surface area, high conductivity, and good biocompatibility become research focus.Carbon nanomaterials have showed their unique advantages for modified electrodes in electrochemical field.Carbon nanomaterial modified electrode has high sensitivity, selectivity and good medium ellect.This paper mainly review the research and application of carbon nanomaterials including carbon nanotubes, graphene, fullerene, and nanodiamond to modified electrodes.%碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能等特点,被人们广泛研究,特别是具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管和石墨烯更是研究的热点,在电化学领域显示出独特的优势.采用碳纳米材料修饰的电极具有高灵敏度、高选择性及优良的媒介作用.主要阐述了碳纳米材料在修饰电极领域中的应用,从功能及应用上重点探讨了近年来碳纳米管、石墨烯、富勒烯、纳米金刚石等碳纳米材料在修饰电极领域的研究进展.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2017(028)002【总页数】6页(P263-268)【关键词】碳纳米材料;修饰电极;石墨烯;碳纳米管;富勒烯【作者】谷飞;鲍昌昊;黄蓉萍;马静芳;李元;李梅;程寒【作者单位】中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】O657.1纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料. 碳纳米材料主要包括碳纳米管(CNT)、石墨烯(CP)、富勒烯以及金刚石,有序介孔碳等.1991年日本饭岛博士[1]在用高分辨透射电镜观察C60的结构时发现了碳纳米管,碳纳米管又称巴基管,按照石墨烯片层数可把其简单分为:单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs). 2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫[2]用实验方法从石墨中分离出了石墨烯(Graphere, CP),由此证明了石墨烯能单独存在. 近年来石墨烯掺杂技术的研究取得了很大的进展,出现了碳掺杂石墨烯,硼掺杂石墨烯等新材料. 富勒烯是一个大家族,包括C50,C60,C70等. 纳米金刚石硬度高,化学性质稳定,其研制和应用一直是研究的热点. 有序介孔碳是二十世纪九十年代出现的一种纳米碳材料,在制作储氢材料和电极方面具有很好的应用前景.由于碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能而被人们广泛研究,特别是具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管和石墨烯更是研究的热点.这些新型碳材料具有优异的物理和化学特性,被广泛应用于诸多领域,特别是在电化学研究中显示出其独特的优势.1.1 电催化作用碳纳米管修饰电极经常被应用于电催化方面,如应用在肾上腺素(EP),抗坏血酸(AA),多巴胺(DA)等物质的测定上. 唐婧等[3]利用碳纳米管修饰玻碳电极,对特丁基对苯二酚进行了检测,采用循环伏安法和差分脉冲法考察了对特丁基对苯二酚在裸电极以及修饰电极上的电化学行为,对比实验的结果表明碳纳米管修饰的玻碳电极对特丁基对苯二酚的氧化具有较好的电催化活性,电极性能稳定. 碳纳米管复合材料的修饰电极在电催化方面也有很多应用. 张娜等[4]制备了中性红功能化的多壁碳纳米管复合材料修饰电极,并研究了其电化学行为,实验结果表明该电极对过氧化氢具有良好的电催化效果.石墨烯修饰电极也同样具有良好的电催化作用. 马玲等[5]用石墨烯修饰电极测定VB12. 实验结果表明石墨烯修饰的电极能显著提高VB12检测灵敏度;张勇等[6]采用循环伏安法测定盐酸表阿霉素,发现在石墨烯修饰的玻碳电极上,盐酸表阿霉素在-0.382 V处有非常明显的氧化峰,比裸玻碳电极峰电流提高了两倍多;另有研究表明石墨烯修饰电极对致癌物质肼具有优良的电催化氢化能力[7];石墨烯修饰的玻碳电极在对苯二酚存在下选择性测定米吐尔,米吐尔在修饰后的玻碳电极上的氧化还原峰电位差减小,峰电流明显增加[8].氧化石墨烯的电催化活性显著,可以媲美甚至是超越镧镍的电催化性能. 氧化石墨烯修饰电极具有良好的电催化性能,顾玲等[9]采用氧化石墨烯修饰电极对锌含量进行测定与分析,氧化石墨烯修饰电极表现出较好的催化作用和导电性;氧化石墨烯修饰电极在对邻硝基苯酚[10]和氧氟沙星[11]的检测中也表现出了良好的电催化活性.康辉等[12]采用自制的氮掺杂石墨烯修饰电极对抗坏血酸进行检测,氮掺杂石墨烯修饰电极的电子转移阻抗明显小于相同条件的石墨烯修饰电极,电子转移速率显著提高,电催化效果明显;氮掺杂石墨烯修饰电极也能促进对嘌呤类物质的在电极表面的电子转移速率,具有显著的电催化活性,能极大增加检测灵敏度,如郑波[13]用氮掺杂石墨烯修饰电极对鸟嘌呤进行分析,鸟嘌呤在修饰后的电极表面的吸附能力增加,修饰电极对鸟嘌呤的检测表现出良好的电催化能力. 在pH=7.0的磷酸盐溶液中,鸟嘌呤氧化峰电流在5.0×10-6~1.0×10-4 mol/L浓度范围内呈现良好的线性关系,检出限达1.0×10-6 mol/L. 纳米金刚石在电催化性能方面也有报道,崔凯等[14]利用纳米金对掺硼纳米金刚石电极进行修饰,该电极具有优异的电化学性能,对生物小分子如巴胺等具有很好的催化作用.碳纳米纤维复合材料[15-16]修饰电极也应用于物质的测定中,ARDELEAN等[17]制备了碳纳米纤维-环氧树脂复合材料修饰电极,用该电极检测海水样品中的硫化物的含量,结果显示其对硫化物具有很好的氧化催化效应,灵敏度极高.合成系列富勒烯衍生物及测定其电化学性能是研究其电催化性能的前提,罗红霞等[18]制备了(C70)2-对叔丁基杯芳烃超分子配合物,并将该配合物用于玻碳电极的修饰,考查了几种溴代乙酸和氯代乙酸在该电极上的电化学行为,实验结果表明其对卤代酸的还原具有催化作用. 富勒烯与其他材料的络合也能产生电催化效应,李南强[19]合成了一系列的C60及C70与环糊精和杯芳烃的超分子络合物,研究结果表明其涂层修饰电极对生物大分子以及亚硝酸根、卤代酸等具有电催化作用.关于有序介孔碳在电催化方面的研究报道较少,韩清等[20]制备了有序介孔碳电极,该电极对双酚A具有很强的电催化作用.1.2 富集、分离与测定在检测生物小分子时,往往会出现两种或两种以上的物质混合的情况,这时就需要进行分离测定,待测物可通过与电极表面接着的化学基团发生反应而被富集、分离[21]. 这也是碳纳米材料修饰电极的重要研究领域之一.碳纳米管修饰电极在生物分子的分离与测定领域应用广泛,王歌云等[22]研究了神经递质多巴胺和肾上腺素在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学性质,实验结果显示该修饰电极对多巴胺和肾上腺素具有显著的增敏和电分离作用,且电极性能稳定. 碳纳米管复合材料修饰电极也用于对多种物质的分离,刘拥军[23]制作的单壁碳纳米管/金—四氧化三铁复合材料修饰电极对硫磷具有很好的富集和电催化作用. 潘艳等[24]制备了聚苯乙烯磺酸钠/单壁碳纳米管复合膜修饰电极,利用差分脉冲法实现了对体系中的多巴胺、尿酸、抗坏血酸的同时测定,实验结果表明三种电活性物质的氧化峰信号区分明显.石墨烯优良的理化性质也体现在对生物样品的分离检测方面,王朝霞等[25]利用石墨烯修饰的玻碳电极对抗坏血酸进行测定,发现其不但具有比裸玻碳电极更高的氧化峰电流,而且还能够有效排除肾上腺素、多巴胺、尿酸等物质对实验的干扰. 王峻敏等[26]通过电化学沉积的方法制备了石墨烯/Nafion/纳米镍复合材料修饰电极,成功实现了邻、间、对硝基苯酚的分离和测定. 鲁莉华等[27]研究了氢氧化镍/多壁碳纳米管复合材料的溶剂热法制备及电容性能,该电极有良好的重现性. 李春兰等[28]制备了石墨烯/DNA/纳米金复合材料修饰电极,实验研究了布洛芬在该电极上的电化学行为,并在实际样品中对布洛芬进行了检测,该电极具有很好的选择性及重现性.FIGUEIREDO-FILHO等[29]利用掺硼纳米金刚石作为修饰材料制作修饰电极,提出了一种测定农药利谷隆除草剂的高效方法. 陈凯玉]等[30]采用掺硼金刚石(BDD)薄膜电极灵敏地检测出浓度为10 μmol/L的尿酸(UA),能抵抗 20倍浓度葡萄糖和抗坏血酸干扰的影响.C60是富勒烯家族的代表,刘艳丽等[31]制备了C60修饰电极,并研究了其电化学行为,建立了用微分脉冲伏安法测定盐酸克伦特罗的方法.有序介孔碳(OMC)修饰电极可用于检测多巴胺,抗坏血酸和尿素等,还可用于污染物的检测. 林凡允[32]采用OMC-Nafion复合膜修饰电极实现了对多巴胺的高灵敏度,高选择性测定. GUO等[33]采用电化学聚合法将硫堇聚合到有序介孔碳修饰的电极上,该电极表现出对NADH良好的电化学响应.1.3 媒介作用碳纳米材料修饰电极的媒介作用主要体现在电化学传感器的应用上,包括酶化学反应、异相电子转移的反应等. 许多化学分子在电极上的电子转移过程十分缓慢,而解决此类问题的方法之一便是利用化学修饰电极的媒介作用.作为媒介作用的碳纳米管修饰电极能够应用于酶化学反应,生命分析等领域[34]. 蔡称心等[35]制备了碳纳米管修饰玻碳电极(CNT/GC),利用吸附的方法将葡萄糖氧化酶 (GOx) 固定到CNT/GC电极表面,形成GOx-CNT/GC电极. 实验结果表明,GOx在CNT/GC电极表面没有发生变性,能进行有效且稳定的电子转移反应. 石墨烯修饰电极能够加快蛋白质电子转移的速度. 用石墨烯修饰玻碳电极对H2O2和O2这两种葡萄糖传感器检测信号分子的电化学行为进行了研究,发现石墨烯修饰电极对水和氧气具有良好的电催化活性,可实现电子的转移[36].氧化石墨烯表面含有大量的羟基、羧基和环氧等含氧官能团,这些官能团使其具有良好的亲水性、分散性和与聚合物的兼容性,而且因为有羧基的存在,可以把酶固定于氧化石墨烯表面,实现酶电极的生物检测[37].石墨烯复合材料修饰电极在酶传感器上的应用也有很多. 该类复合材料的电催化作用强,导电高分子对酶的共价固定使得该电极具有优于许多同类传感器的灵敏度,重现性和选择性. 夏前芳等[38]制备石墨稀/金复合材料修饰电极,并将葡萄糖氧化酶共价键合于电极表面制备生物传感器. 郑龙珍等[39]将石墨烯-聚多巴胺纳米材料与过氧化酶组装到电极表面制备了H2O2传感器;李俊华等[40]利用石墨烯/碳纳米管复合材料制修饰电极而制备的L-色氨酸电化学传感器和基于氧化石墨烯/纳米银复合薄膜制备的TNP电化学传感器.纳米金刚石也与其他材料复合用于酶化学反应,祝敬妥等[41]将无掺杂的纳米金刚石与壳聚糖制成复合膜用以修饰玻碳电极,该复合膜具有良好的生物相容性,过氧化物酶能够在此电极上保持很好的活性.碳纳米材料不仅应用于上述酶电极,还可应用于其他类型传感器,李拂晓等[42]研制了基于碳纳米管复合材料修饰电极的DNA传感器. VEERAKUMAR等[43]采用高表面积的碳多孔材料制作玻碳电极,该电极对多巴胺的检测具有优异的灵敏度和选择性,有望制备高实用性和经济效益的DA传感器.C60的衍生物修饰电极上的应用也见报道,史娟兰等[44]采用C60-CHO修饰的玻碳电极构建新型DNA传感器,该电化学传感器拥有良好的选择性,能有效区分不同的 DNA 序列,并具有良好的重现性.碳纳米材料具有非常高的比表面积、导电性能和良好的机械性能,是优良的电化学材料. 目前对碳纳米管在修饰电极领域的应用进行了大量的理论和实践研究,并取得了突破性的进展,充分显示了碳纳米材料作为新型电极材料的应用前景. 随着碳纳米科技的不断发展,对新型碳纳米材料在电化学研究领域的应用也必将取得更大的突破.【相关文献】[1] IIJIMA S. Helical microtubules of graphitic carbon [J]. Nature, 1991, 354: 56-58.[2] 陈洁, 孙健, 胡勇有. 石墨烯修饰电极微生物燃料电池及其抗菌性研究进展[J]. 环境科学学报, 2016, 36(2): 387-397.CHEN J, SUN J, HU Y Y. Recent advances in microbial fuel cells with graphene-modified electrodes and the antibacterial activity of grapheme [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(2): 387-397.[3] 唐婧, 朱金坤, 郑胜彪, 等. 碳纳米管修饰电极检测特丁基对苯二酚[J]. 分析实验室, 2015, 34(8): 934-938.TANG Q, ZHU J K, ZHENG S B, et al. Highly sensitive determination of tertiary butyl hydroquinone at glassy carbon electrodes modified with multi-walled carbon nanotubefilms [J]. 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碳纳米管电极在分析中的应用与展望
摘要:由于碳纳米具有良好的导电性、催化活性和较大的比表面积,用碳纳米管对电极进行修饰可以降低电极反应的过电势,增加峰电流,改善分析性能,提高方法选择性和灵敏度,因此,近年来碳纳米管作为修饰电极材料也已广泛应用于食品化学、生命电分析化学、药物化学、环境监测及其它领域。
食品安全是当今全世界共同关注重大问题,也是各国政府、相关国际组织、学术机构研究热点。
食品安全快速检测技术是国家实施环境保护和食品安全计划重要的技术支撑,对于实现社会可持续发展、保障人民健康具有重要意义。
然而,传统的环境、食品安全监测方法通常采用离线分析方法,其缺点是分析速度慢、操作复杂且需要昂贵的仪器,不适宜进行现场快速监测和在线分析,因此,研究用于环境和食品中有毒有害污染物的快速、准确、灵敏、方便的检测新方法十分必要,灵敏、快速、安全、经济是当前制约食品安全检测瓶颈,结合现代科技最新成果之一纳米技术及纳米材料,将是食品安全检测发展重要途径。
该文综述碳纳米管在食品分析中研究和应用,并对在该领域应用前景进行展望。
关键词:碳纳米管修饰电极食品分析食品安全Abstract : Carbon nano tubes (CNTs) have led to many new tech ni cal developme nts and applicati ons such as being used for the modified electrodes due to their high chemical stability, high surfaceearea, unique electronic properties, and relatively high mechanical strength. Such properties of carb on nano tubes make them also extremely attractive for the task of electrochemical detect ion.Food safety is the com mon atte nti on major problems around the world, is also related to gover nmen ts, intern ati onal orga ni zati ons, academic in stituti ons, research hot spot. Food safety fast detect ion tech niq ues is the n ati onal impleme ntati on of environmen tal protect ion and food safety pla n importa nt tech ni cal support, to realize the susta in able developme nt of the society, safeguard the people's health is of great significanee. However, the traditional environment, food safety monitoring method usually by offline analysis method, the defect is slow, complex operation an alysis and n eed expe nsive in strume nts, not suitable site mon itori ng and rapid on-li ne an alysis, therefore, the study used in environmen tal and food pois onous and harmful polluta nts in the rapid, accurate, sen sitive, and convenient testi ng new method is n ecessary, sen sitive, fast, safe, econo mic is the curre nt food safety testi ng bottle neck restricti on, and comb ined with the moder n scie nee and tech no logy is one of the latest achieveme nts in nano tech no logy and nano materials, will be food safety test ing developme nt importa nt way. This review carb on nano tubes in food an alysis of research and applicati on, and in the fields.Key words : CNT ; modified electrode ; food analysis ; food safetyIII目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................................. I I 第一章绪论. (1)1食品安全问题的危害及检测技术 (1)1.1食品污染及其危害 (1)1.2食品安全检测技术的发展 (2)第二章碳纳米管修饰电极 (3)2.1碳纳米修饰电极 (3)2.1.1碳纳米前处理 (3)2.1.2碳纳米修饰基底电极方式 (3)2.1.3碳纳米修饰电极的电化学活性 (4)2.1.4碳纳米修饰电极应用 (4)2 .2碳纳米修饰电极的应用展望 (4)第三章纳米材料概述及其在环境和食品安全检测中的应用 (5)3.1纟内米材料概述 (5)3.2纳米材料的制备 (5)3.2.1物理法 (6)3.2.2化学法 (6)第四章碳纳米管修饰电极在食品分析中研究进展 (7)4.1碳纳米管修饰电极测定食物中重金属阳离子 (7)4.2碳纳米管修饰电极测定食物中阴离子及其化合物 (7)4.3碳纳米管修饰电极测定食物中有机物 (7)第五章碳纳米管生物传感器在食品分析中研究进展 (8)5.1 对葡萄糖检测 (9)5.2在农药残留检测中应用 (9)第六章本论文研究的目的、对象及实验步骤 (10)6.1研究目的 (10)6.2研究对象 (10)6.3实施步骤 (10)第七章实验部分 (11)7.1试剂 (11)7.2仪器 (11)7.3电极的制备 (11)7.3.1 GC 电极的预处理 (11)7.3.2碳纳米管修饰电极的制备 (11)7.4实验方法 (11)7.4.1曲酸在裸电极上的电化学行为 (11)7.4.2碳纳米管修饰电极测定曲酸 (12)第八章曲酸的分析测定 (12)8.1曲酸在GC电极上的电化学行为 (12)8.1.1曲酸在电极上的电化学行为 (12)8.1.3线性范围、检测下限和相对偏差 (15)8.1.4干扰实验 (15)8.2碳纳米管化学修饰电极测定曲酸 (16)8.2.1曲酸在MWNT 修饰电极上的电化学行为 (16)8.3测定条件的优化 (17)8.3.1 pH 值优化 (17)8.4修饰剂用量对电化学响应的影响 (18)8.4.1线性范围、检测下限和相对偏差 (18)8.4.2干扰实验 (19)8.4.3样品测定 (19)结束语 (21)致谢 (22)参考文献 (23)第一章绪论日益严重频繁发生的食品安全事件因其对人类生命与健康的巨大威胁而成为全球关注的热点问题。
碳纳米管修饰的碳糊铁离子选择性电极的研究
L I U Xi n—l u ,PAN Xu n —h ai ,GOU Y a —gu an g
( 1 C o l l e g e o f C h e m i s t r y a n d P h a r m a c e u t i c a l E n g i n e e i r n g ,S i c h u a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d E n g i n e e i r n g ,
刘新露 ,潘训海 , 苟亚光
( 1四川理 工学 院化 学与制 药工程 学 院 ,四川 自贡 6 4 3 0 0 0; 2四川理 工 学院生物 工程 学 院 ,四川 自贡 6 4 3 0 0 0 )
摘 要 :以新型碳纳米管复合物修饰的碳糊铁离子选择性电极被研制出来。电极对 F e ¨呈现近 N e r n s t 电位响应性能 ,电极
s h o we d s a g o o d s e l e c t i v i t y or f F e “ a n d t he r e s p o n s e t i me o f t he e l e c t r o d e wa s 2 5 S . Th e e l e c t r o d e a p p l i e d t o t h e r e c o v e r y o f d e t e m i r na t i o n o f Fe ” wa s wi t h s a t i s f a c t o r y r e s u l t s .
Ke y wo r d s :c a r b o n n a n o t u b e ;c rb a o n p a s t e ;F e ” ;i o n—s e l e c t i v e e l e c t r o d e
碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用综述_许文娟
由于
CM CPE 的优点及特殊功能 , 使其在金属离子的分析 测定 方 面 有了 很 大发 展。常 测定 的 金 属离 子 有 Cu 、 Fe 、 Au 、 Pb 、 Mg 、 Cd 等。同样也可以 [ 24] 测定其它金属离子, 如测定矿样中的痕量钯 、 水 样中的银离子
[ 25] 2+ 2+ + 2+ 2+ 2+
[ 5 6]
; 可以借富集、 分离、 催化和选择等反应对众多
的物质进行分析测定。
收稿日期 : 2010 03 16 修改稿日期 : 2010 03 24
。
基金项目 : 山西省自然科学基金资助项目 ( 2009011015 2) 作者简介 : 许文娟 ( 1985- ), 女 , 山西大同人 , 中北大学在读硕士 , 师从焦晨旭副教 授 , 从 事化学修饰 碳糊电极的 制备及应 用研究。电话 : 15035171502 , E - m a i: l xuw en juan4329@ 126. com
[ 9 M CPE 在药物分析研究中得到了迅速发展。如诺 氟沙星的测定 , 诺氟沙星又称氟哌酸, 属于第三代喹 诺酮类抗菌药物
[ 19]
; 奥美拉唑的测定, 奥美拉唑应
用于十 二 指肠 溃 疡、 胃溃 疡、 反 流 性食 管 炎的 治 [ 20] [ 21] 疗 ; 洛哌丁胺 ( 一种止泻药 )的测定 等。 3 . 2 . 3 CMCPE 在环境监测中的应用 我国和其它 许多国家均将苯酚纳入环境监测物的黑名单中, 黎 国兰等利用 CTAB 蒙脱石修饰碳糊电极伏安法测定 [ 22] 废水中的苯酚 , 此法快速、 简便、 灵敏度也高 ; 还 可应用于土壤监测、 大气监测、 水质监测、 生物监测 等环境监测中 。 3 . 2 . 4 CM CPE 在金 属离子分 析中的应 用
以含钌黄血盐修饰细小碳糊电极应用於侦测过氧化氢之研(精)
前言:
如今社會上有許多黑心商店爲了增加食 物儲存時間而添加過量過氧化氫,且過度使用 過氧化氫會影響人體臟器有害健康,故過氧化 氫之分析監控亦是環保項目之ㄧ。 電子傳媒之功用有下列四種(1)可有效的 降低偵測的電位(2)避開電活性干擾物的氧化還 原(3)提高感測器的選擇性(4)增加偵測的靈敏度。 本研究選用含釕黃血鹽作為電子傳媒提升催化 還原過氧化氫之能力[1]。進而將此一技術應用 於葡萄糖感測器之研究。
圖五:以電子傳媒與碳粉最佳比例(3:7)修 飾的碳糊電極上, 於 pH 7.35之 0.05 M 5 mL 磷酸鹽緩衝溶液(PBS)中,通氮除氧20 分鐘, 偵測電位 -200 mV(vs.Ag/AgCl), 攪拌速率 500 rpm, T=30℃, 每隔 100 秒加入 15 µ L之 100 mM 的過氧化氫溶液之 TB 圖
圖二:含釕黃血鹽經修飾之碳糊電 極在 pH=7.35, 5 mL 0.05 M 之 PBS 含0.1 M KCl 溶液中,通氮除氧20 分鐘,掃描電位範圍 -0.8 ~ +0.8V, 起始電位 -0.8V, 30℃, 掃描速率 50 mV/s 掃引 20 區 pH 7.35 之 0.05 M 5 mL 磷酸鹽緩衝溶液 (PBS)中,通氮除氧20 分鐘,偵測電 位 -200 mV(vs. Ag/AgCl), 攪拌速 率 500 rpm, T=30℃, 每隔 100 秒 加入同量之 100 mM 的過氧化氫 溶液之 TB 圖
結果與圖表:
實驗步驟:
釕黃血鹽粉末製備: 30 mM 黃血鹽 溶液 5 mL
圖ㄧ:未經修飾之碳糊電極在 pH=7.35, 5 mL 0.05 M 之 PBS 含0.1 M KCl 溶液中, 通氮除氧20 分鐘,掃描電位範圍 -0.6 ~ + 0.6V, 起始電位 -0.6V, 30℃, 掃描速率 50 mV/s 掃引 20 區段之 CV 圖
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。
碳纳米管修饰电极的电化学行为及对酪氨酸的测定
20×1 一 o L h ersi q ai a ( = 00 8 ( .o L 5 25 cr l i ofc n = 0 9 9 , n . 0 m l .T er es neut nw s p A) / g o o I .5 C p l )+ . 1 , or a o ce i t m / e tn i f e r . 92 ad
碳 纳 米 管 修 饰 电极 的 电化 学 行 为 及 对 酪 氨 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的 测 定
蔡 卓 , 莫丽君 , 良伟 , 杜 莫创荣 , 梁信源 , 莫利书 , 富嵘 黄
( 西大学 化学 化工 学 院 ,广西 广 南 宁 500 ) 304
摘要 : 将经超声波处理 的多壁碳纳米管液滴涂 于碳糊 电极 上制成修饰 电极 ( MWN sC E 。应 用循环伏安 法 T/ P ) 研究了酪氨酸( ) 1 在修饰 电极上 的电化 学行为 。测定 结果 表明 , 酪氨酸在 3 5×1 一 . . 0~ 2 0×1 ~m lL浓 0 o / 度范围内与峰电流成 良好 的线性 关 系。 回归方程 为 , ( p A)=0 0 8 m 】L .5 C( o )+52 5 相 关 系数 为 r= / . 1, 099( 7 , .9 2 n= ) 检出下限为 3 2×1 . 0~m0 L S N=3 。该修饰电极 可应用于人 尿中酪氨酸的测定 。 】 (/ / ) 关键词 : 酪氨酸 ;多壁碳纳米管 ; 饰电极 ; 修 循环伏安法
第2 3卷第 3期 2 1 年 3月 01
化 学 研 究 与 应 用
C e c e e rh a d A p iai n h mia R s ac n p l t l c o
V0. 3. o 3 12 N . Ma . 2 1 r.0 】
纳米Ag2O修饰碳糊电极的电化学性能研究
电化学行为 。实验 了不 同 p H值底液种类 以及碳糊组 成对电极性能的影响 。结果表 明 : 米 A 2 纳 g0含量 为 1 6%的碳糊 电极 电化学性能 、 逆性 能及吸附性能好 , 可 传输 电荷的能力强 , 表现 出了优越的电极性能 。 关键词 :纳 米 A 2 g0;碳糊电极 ;电化学 性能 中 图分 类 号 :T 2 2 P 1 文 献 标 识 码 :A
Ab t a t Na o a t l Ag i y t e i d y h mia meh d,a d t l cr c e c p o e t s r sr c : n p ri e c 2 0 s s n h sz b c e c l e to n i e e t h mia s o l rp r e a e i r s ac e n c n i o s o i ee t o o i o sa d d f r n u e . h x e me t s o h tte c r o a t e e r h d i o d t n f f r n mp st n n i ee t f r T e e p r n s h w t a a b n p se i df c i b i h e e t d n l d n 6% N o Ag h s a s o lcr c e c r p ris r v ri i t d a s r a i t . t a l cr e i c u ig 1 o n a — 2 0 a o d ee t h mia p o e t .e es bl y a b o b b l y I C o l e i n i n ta s tee t c c a g i ih c p i t d d s ly u e ire e to e c p i t . r mi lcr h r e w t a h s a a l y a ip a s s p r l crd a a l y n i h b i n o b i Ke r s n o at l i e xd y wo d : a p ri e s v ro i e;c b n p t lcr d ;ee to h mia r p ris n c l r a o a e ee to e l c c e c p o e t s r l e
碳糊电极和化学修饰碳糊电极的制备及应用综述
碳糊电极和化学修饰碳糊电极的制备及应用综述摘要:碳糊电极和化学修饰碳糊电极在电化学研究中起着非常重要的作用.从电极材料选用和修饰剂选择方面综述了碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备的几种方法,概括了近年来化学修饰电极的应用.关键词:碳糊电极;修饰剂;制备;应用;CPE;CMCPE 所谓碳糊电极(carbon paste electrode,简称CPE)是利用导电性的石墨粉(颗粒度0.02 mm~0.01mm)与憎水性的粘合剂(如石蜡、硅油等)混合制成糊状物,再将其涂在电极棒表面或填充入电极管中而制成的一类电极.由于碳糊电极无毒、电位窗口(依实验条件电位范围为-1.4~+1.3V,最高至+1.7 V)制作简单、成本低廉、表面容易更新,备受电化学分析工作者的青睐.然而,单纯的CPE 作用有限,后来通过电极修饰的方法使其具有一定功能,即化学修饰碳糊电极(CMCPE).CMCPE 是在CPE 基础上发展起来的,由碳糊表面接着化学修饰剂构成,通过对电极表面的分子剪裁,可按意图给电极修饰预定的功能.CMCPE的出现提高了CPE 的选择性和灵敏度,使分离、富集和选择性测定三者合而为一. 迄今为止,CPE 及CMCPE 已在无机物分析、有机物分析及药物分析、电化学和生物传感器等研究中得到广泛应用.1. 碳糊电极(CPE)的制备方法将石墨粉和粘合剂按适当比例充分混匀至糊状,将该糊状物压入适当直径的绝缘槽内(如玻璃管等),另一端与导线相连,紧密填实,抛光即可.从CPE 的制备方法可知,其原料除石墨粉外,还有粘合剂,这里粘合剂的作用仅使电极成型而不参与导电.石墨粉与粘合剂混合的比例是CPE 制备的关键因素之一.通常因粘合剂种类不同,混合比例也不同.制备CPE 的粘合剂主要有两大类.1.1 非导体粘合剂(1)有机液体粘合剂,如石蜡、硅油、矿物油、环氧树脂等.在这类电极上,电化学反应在电极与试液界面上进行.(2)固体粘合剂,如固体石蜡、PVC(Polyvinyl chlorid)等.固体石蜡作粘合剂的CPE 比普通CPE 具有更多的优越性,如电极表面光洁稳定、重现性好、背景噪音低、灵敏度高、选择性好等,并且能够在流动体系中应用.1.2 电解质溶液粘合剂NaOH 即是一种电解质溶液粘合剂,使用这类粘合剂制备的CPE,电化学反应可在电极本体内进行,从而扩大了CPE 的应用范围,电极表面易于更新,正电位残余电流低.但由于该电极坚固性较差,在负电位区背景电流大,导致以该种粘合剂制备的CPE 在电化学研究中鲜于使用.2. 化学修饰碳糊电极(CMCPE)的制备方法CMCPE 与普通CPE 不同的是决定电极性能的关键因素是修饰剂. 修饰剂的种类和用量直接关系到电极的灵敏度和选择性. 修饰剂主要有两大类.(1)电活性的修饰剂:生化试剂如氨基酸、环糊精、5-氟脲嘧啶、萘二胺、四羟基蒽醌等,这类试剂修饰的碳糊电极可测定金属离子并用于医学、药物等方面.(2)非电活性的修饰剂:有机试剂聚酰胺,无机试剂Al2O3、硅胶等,使用这类修饰剂制作的碳糊电极,电化学反应主要在电极表面上进行,且为吸附作用,多属物理吸附. CMCPE 的制备方法有以下两种:(1)修饰剂混合在电极中.①直接混合法是将化学修饰剂、石墨粉、粘合剂三者适量直接混合,这是应用最广的制备CMCPE 的方法.此法的关键是如何使修饰剂在电极表面分布均匀一致,常用超声震荡将石墨粉与修饰剂(一般为粉末状)混合均匀.②溶解法是将修饰剂直接溶解在粘合剂中,再与石墨粉混合制备.该方法仅限于亲脂性很强的修饰剂,必要时可加热促进其溶解.(2)修饰剂仅存在于电极表面.可将碳糊电极浸在含有修饰剂的溶液中,修饰剂通过吸附作用、共价键合或粘合剂的萃取作用富集在电极表面,或采用涂膜法将含有修饰剂的溶液滴加或涂敷于碳糊电极表面,烘干即可.[6]吸附法制备修饰电极的缺点是吸附层不重现,修饰剂易脱落.共价键合法也存在修饰剂易脱落的缺点.3. 化学修饰电极(CMCPE)的应用3.1 CMCPE 在生物样品分析中的应用近年来,CMCPE 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.还有一些修饰电极用于测定血液中的一氧化氮、在体pH值等,在生化活性物的检测中显示出特殊功能.3.2 CMCPE 在药物分析中的应用CMCPE 在药物分析中研究最多的是对抗坏血酸的测定. 研制的修饰电极有二茂铁修饰青椒籽碳糊电极、聚吡咯碳糊电极、聚血红素修饰电极等.抗坏血酸(Vc)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CMCPE 的测量方法,其突出的特点是电极稳定性好,灵敏度高,对Vc 有良好的电催化氧化作用,可以选择性地检测药物中的Vc.3.3 CMCPE 在金属离子分析中的应用CMCPE 对金属离子的测定有着特殊的功能,并且这种功能在实际应用中愈来愈广泛. 特别在金属Cu2+、Fe2+ 、Au+、Pb2+、Mg2+、Cd2+的分析测定方面有了很大发展.CMCPE 对其它离子的测定应用也较多,如8-羟基喹啉合镁碳糊修饰电极,用于水泥熟料中Mg2+的测定.脱乙酰壳多糖化学修饰电极作为工作电极用于矿样中金的测定,无需分离.聚吡咯肝素共聚膜修饰电极,可用于儿童发样中钙的测定.3.4 CMCPE 在环境监测中的应用3.4.1 CMCPE 分析环境中的阳离子环境中微量的Pb2+、Cd2+、Hg2+不仅是环境中的主要重金属污染物,并且与Cr、As 合称“五毒”,当进入生物链后,危害人体的正常生长发育.因此对它们的检测十分必要.用于Pb2+测定的化学电极很多,有卟啉修饰电极、壳聚糖修饰电极等,此类电极对一些工厂排放水测定结果表明有较强的抗干扰能力.杨天鸣研制的PVC 膜粉末微电极也可用来测定自来水中的铅,性能稳定,选择性较强,使用寿命长,运用电位范围宽,是一种优良的的电极,应用于自来水和湖水中微量Pb2+的直接测定,其结果与滴汞电极一致.3.4.2 CMCPE 分析环境中的无机阴离子及其盐CMCPE 在环境监测中的应用日益广泛,尤其是对水样中N02-的测定报道较多.由于N02-在电极上的直接还原需要很大的过电位,因此,通过CMCPE 使一些在裸电极上难以进行的反应得以完成. 吴鸣虎等研制的磷钼镍杂多酸-聚吡咯膜修饰玻碳电极,对酸性水溶液的N02- 具有良好的电催化氧化作用,与空白玻碳电极相比,降低过电位1000mV 以上,用于环境水样中的N02- 含量测定,效果良好.孙玉堂等研制的铅基磷酸铅化学修饰电极,是一种磷酸盐离子敏感电极,可用于水样中P03-的测定.3.4.3 CMCPE 分析环境中酚类化合物酚类物质的检测用传统的光度测定法易受干扰.魏培海等用CMCPE 检测了环境中酚类物质的含量,发现CMCPE 可明显提高此类物质的氧化电流,阻止了酚类化合物在电极上的聚合,能很好地检测环境中酚类物质的含量.3.4.4 CMCPE 分析环境中的苯类化合物苯及苯的化合物也是重要的有机污染物,现常用的监测方法是离子注入法. 李启隆等研究了离子注入钴和注入镍的玻碳电极在0.lmol/L 的HAc-NaAc 缓冲溶液中硝基苯的行为,并用于纯苯胺中微量硝基苯的测定,具有较高的稳定性和重现性.3.4.5 CMCPE 分析环境中的胺类化合物金利通成功地将聚乙基噻吩化学修饰电极应用在苯胺-H2SO4-KbrO3 化学振荡体系中,发现振荡周期的对数与苯胺浓度呈良好的线性关系,用于废水中苯胺的测定,结果满意.3.5 CMCPE 在有机物分析中的应用施清照等报道的电流型乙醇生物传感器,以甲苯胺蓝键合修饰浸蜡石墨电极为基体电极,将醇脱氢酶、烟酰胺腺嘌呤二核苷(NAD+)同时固定在蚕丝蛋白膜上,成为无试剂的醇传感器,用于测定啤酒中乙醇含量,结果与气相色谱法一致3.6 CMCPE 在食品分析中的应用CMCPE 法已成功运用于食品中蛋白质测定食品添加剂麦芽酚含量的测定,修饰膜使用具有渗透性的硅溶胶-凝胶膜作为选择性过滤膜,硅溶胶-凝胶膜提高了电极的灵敏度和稳定性.4. 结语综上所述,(1)CPE 和CMCPE 的制备大多是手工研磨,技术尚不成熟,需在混匀方面寻找更好的方法和试剂,尽可能地使混合均匀,从而提高测定的重现性新型修饰剂的开发仍是提高选择性和灵敏度的关键.(2)CMCPE 应用前景广阔,无论是无机物、有机物,还是生物样品的测定,CMCPE 将发挥越来越大的作用.人们可以根据需要,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. 但这类电极特别是聚合物修饰电极稳定性还有待进一步提高,以延长电极的使用寿命,进而方便、准确地用于各种分析.参考文献:[1]董绍俊,车广礼,谢远武.化学修饰电极[M].北京:科学出版社, 2003. 2~3.[2]钟爱国.利眠宁汞修饰碳糊电极的制作及应用[J].分析科学学报, 2003, 19(6): 590~591.[3]李建平,陈文,舒柏崇.铂微粒修饰固体石蜡碳糊电极对过氧化氢的电催化及分析应用[J].分析化学,2001,29(1):118.[4]邹永德,王进,莫金垣等.用碳糊修饰电极测定氨基酸的伏安法研究Ⅱ. 组氨酸在氧化铝修饰碳糊电极上的电化学行为[J].分析测试学报, 1999, 18(3): 47~49.[5]陈婉华,袁帅,胡成国.CTAB 化学吸附修饰电极线性扫描伏安法直接测定苯酚[J].分析科学学报,2005,21(1):54~56.[6]张正奇,曾鸽鸣,刘传桂等.用混合粘合剂碳糊电极测定丁螺环酮[J].药科学报, 1996, 31(3): 226~230.[7]孙元喜,冶保献,周性尧.聚中性红膜修饰电极上神经递质的电化学行为及应用[J].分析化学,1998,26(5):506~510.[8]吕少仿.化学修饰电极及其在环境分析中的应用[J]. 阜阳师范学院学报,2003,21(4):17~19.[9]施清照,程珍,张培敏.甲苯胺蓝修饰石墨电极为基体的乙醇脱氢酶生物传感器[J].分析化学,1997,25(6):690~692.[10]汪振辉,张钱丽,周漱萍.胡椒碱在磷酸三丁醋修饰电极上的电化学行为研究[J].分析试验室,1999,18(3):31~38. 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碳纳米管修饰电极在电化学中应用
到 电极表 面 。不 同的极 性质 。 制备 碳纳 米管修 饰 电极的方 法很 多 ,现 在就 来 简 单介绍 几种 。
1 碳纳米 管的分类
C NT属 于 富勒烯 ( l rn ) 系 ,管状 无缝 中 f l ee 碳 ue
空 ,具有 完整 的分子结 构 , 由碳 六元环 构成 的类石 墨 平面卷 曲而 成 …。管各 单层两 端 由五边 形 或七边
由于 C NT具有 良好 的导 电性 、催 化 活性 和 较
大 的 比表 面积 ,尤其 对过 电位 的大大 降低及 对部分 氧 化还原 蛋 白质 的直接 电子 转移 现象 ,因此被 广泛 用 于修饰 电极 的研究 。碳纳 米管在 作为 电极 用于 化 学 反应 时能促进 电子 转移 。碳纳 米管 的 电化学 和 电 催 化行为 研究 已有 不少报道 。
围 3个碳 原子相 连形成 六角 形 网格 结构 ,但通 常 因 产 生 弯 曲 而 形 成 空 间拓 扑 结 构 ,从 而 使 某 些 碳 原
子呈 s』 p 杂化状态 J 。卷层数从一到数百不等。由
单层 石 墨片 卷积 而成 的称 为单 壁碳 纳 米管 (ig e sn l. w l dcro a ou e S al a n n tb , WNT , 备时 管径 可控 , e b n ) 制
透 射 电镜 ( TE 下 发现 的一种 针状 的管 形碳 单 HR M)
质 。它 以特有 的力学 、电学 和化学 性质 ,以及 独特 的准一 维管状 分子结 构和在 未来 高科 技领域 中所具 有 的潜在 应用 价值 ,迅速 成为化学 、物 理及 材料科 学 等领域 的研 究热点 。 目前 , 纳米碳 管 在理论 计算 、 制备和 纯化生 长机理 、光谱 表征 、物理 化学性 质 以 及 在力学 电学 、化学 和材料 学等领 域 的应用研 究正 在 向纵 深发展 ,在 一些方 面 已取得 重 大突破 。纳米 碳管 ( CNT 的 发现 ,开 辟碳 家 族 的 又一 同素 异 形 ) 体和纳 米材料 研究 的新领域 。
铋粉修饰碳糊电极循环伏安法测定EDTA的研究
1 实验 部 分
1 1 仪器 与试 剂 .
X P一8 1 C) 新极 谱 仪 , J 2( 型 江苏 电分 析 仪器 厂 ;0 6 3 8 X—Y函数 记 录仪 , 四川 仪 表 J A 2 5 子 一; G 4 电
收 稿 日期 :O0 5 1 2 1 —0 — 2
作者简介 : 夏新泉 (9 5 16 一
中图 分 类 号 : 6 7 1 0 5 .
文献 标 识 码 : A
文 章 编 号 :0 92 1 (0 0 0 — 0 7 0 10 - 4 2 1 )4 0 0 — 4 7
乙二胺 四 乙酸简称 E T 常用 } Y表示 。是一 种氨羧 络合 剂 , D A, i 能与 大多 数金 属离 子形 成稳定 的 11型螯 合 物 。E T 的用 途很 广 , : DA 可用 作修饰 剂 修饰碳 糊 电极 …及 彩 色 感 光 材料 , 冲洗 加 工 的定影
制作简单 、 表面易更新 、 良好的信噪比等特点 , 理所当然成为人们研究 的对象 , 如今 , 铋粉修饰碳糊 电 极 已经开始用 于 电化 学分 析研 究 领域 , 主要用 于测 定 重金 属离 子 J 。以铋 粉 修饰 碳 糊 电极 作 为工 作
电极 测定有机 物 的报道 很 少 , 文 采用铋 粉修 饰碳 糊 电极 为工 作 电极 , 立 了 以循环 伏 安法 测定 E — 本 建 D T A的方 法 , 目前未 见报 道 。实验 发 现 , 0 1 o L盐酸 溶 液 中 , 0 0V(SS E) 富集 2rn 阴 在 .m l / 于 . V.C 处 i, a
(sS E) 富 集 2 n 阴极 化 扫 描 , 一 . V 左 右 获 得 一 灵 敏 的 不 可逆 还 原 峰 。 详 细研 究 了测 定 E T v.C 处 mi, 于 08 DA
碳纳米管修饰电极上核黄素电化学行为的研究及其分析应用
自从 I i t 19 imal 9 1年发 现碳纳 米 管 以来 , 纳 对 极 为 P 丝 电极 。 j l 在 碳 t 50 x 0 m l . 1 o/ 核 黄 素 储 备 液 :准 确 称 取 0 L的 米管 以其 独 特 的物 理化学 性 能 ,如 独 特 的金属 或 半
导 体导 电性 、 高 的机 械 强度 、 极 良好 的 吸 附能 力 , 以 00 19 . g核 黄素 ( 0 天津 市化 学试 剂 三厂 )用 00 mo , .  ̄ 5 及 作 为 新 型 准 一 维 功 能 材 料 而 日益 受 到 人 们 的 重 L磷 酸缓 冲 液(B ,H= .) P S p 7 溶解 并 定容 至 10 0 0mL容 视 。特 别是在 电分 析 化学 领域 , 其研 究非 常 广泛[1 2 。 量 瓶 中 ;该 储 备 液 置 于 冰 箱 中 保 存 ;使 用 时 用 - - 3 核 黄素( 生素 B r o ai) 具 有一 个核 糖 醇 00 mo L磷 酸 缓 冲液 稀 释 。 N, 二 甲 基 甲酰 胺 维 i f vn 是 bl . l 5 / N一 侧链 的 异咯 嗪 的衍 生物 .为黄 素酶 类 的辅 酶 组成 部 ( MF, 安 化 学 试 剂 厂 ) 多壁 碳 纳 米 管 ( D 西 , MWN T, 分 , 生 物氧 化 的 呼吸链 中起传 递氢 的作用 , 神 经 深圳 市 纳米 港 有 限公 司)00 mo L磷酸 二氢 钾 ( 在 对 ,.5 l / 西 细胞 、 网膜 代谢 、 垂 体促 肾上腺 皮 质激 素 的释 放 安 化 学 试 剂 厂 )01 o L氯 化 钾 ( 安 化 学 试 剂 视 脑 ,.m l / 西 亦 有影 响。 碳水 化合 物 , 肪 和氨 基 酸的代 谢 与核 黄 厂 ) 脂 。实 验 中所 有试 剂均 为 分析 纯 , 实验 用水 为 二次 素 密切 相 关 。 因此对 核 黄素 电化学 行 为 的研 究 具有 蒸馏 水 。 很重 要 的意义 。L uoT Ku oa ̄ a r . b t4 [ 等研 究 了核 黄素 在 12实 验方 法 . SO 胶 体 和铌 氧 化 物 修 饰 的 S0 溶胶 一 胶 修 饰 的 1 . i2 i2 凝 . 1纳米管的纯化 2
炭黑复合电极材料的研究和应用
炭黑复合电极材料的研究和应用在锂离子电池领域,炭黑复合电极材料的研究和应用已经成为一项热点。
炭黑是一种非常特殊的碳基材料,以其优异的导电性、化学稳定性和可调控结构特性,在锂离子电池领域中表现出良好的应用前景。
本文将从炭黑复合材料的结构调控、制备方法和应用领域等几个方面总结炭黑复合电极材料的研究进展。
炭黑复合材料的结构调控炭黑复合电极材料的性能主要取决于其复合结构的形态和组成。
因此,炭黑复合材料的结构调控一直是该领域的热点。
目前,炭黑复合电极材料的结构可以通过以下几种方式进行调控。
首先,可以通过不同的合成方法来调控复合电极材料的结构。
例如,可以采用混合法,将炭黑与活性材料混合,并在适当的溶液中进行均匀分散,形成凝胶体系,经过干燥和热处理后得到炭黑复合电极材料。
此外,还可以采用模板法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等不同的方法来制备炭黑复合电极材料。
这些方法均能调控复合电极材料的结构,从而提高其电化学性能。
其次,可以通过改变复合材料中炭黑的含量来调控其结构。
在复合电极材料中,炭黑的含量越高,则能够形成更为稠密的结构,提高电荷传递速率;但当炭黑含量过高时,会形成过于密集的结构,反而会产生过大的电阻,损失电化学性能。
因此,选取适当比例的炭黑含量是调控复合电极材料的关键之一。
最后,可以通过改变复合材料中不同成分的比例来调控其结构。
例如,在锂离子电池中常用的电极材料是由炭黑和活性材料混合而成的复合材料。
同时,也可以在复合材料中加入导电剂、增稠剂、粘合剂等辅助材料,以实现更为优异的电化学性能。
炭黑复合材料的制备方法炭黑复合电极材料制备过程中,通常需要考虑炭黑的分散性、复合材料的均匀性以及合适的热处理工艺等方面。
以下是常用的几种制备方法:首先,混合法是一种简单而有效的制备方法,通过混合炭黑和活性材料,可以获得具有理想复合结构的炭黑复合电极材料。
同时,混合法制备炭黑复合电极材料的成本相对较低,具有较高的可实现性。
碳糊电极和化学修饰碳糊电极的制备及性能综述
Absr c : r n p see e to n h mia l o fe a b n p see e to e p a n i o t n oe t a t Ca bo a t lc rdea d c e c lym di d c r o a t lc r d ly a mp ra tr l i i l cr c m ity sud e .Th sa il e iws s me f b i ai n m eh d fc r o a t lc r d nd n ee to he sr t is i r ce r ve o a rc to t o so ab n p se e e to e a t c e c ly m o i e a b n p se e e to ewi e p c o b t lc r d tra sa d m o i c to e h mi al d f d c r o a t lc r d t r s e tt o h e e t e ma e il n d f ain r — i h o i a e t S m e i o a tp o l m sa d r a o si a ia i g t e e c r o a t lc r d sa e a ay e g n . o mp r n r b e n e s n n fbrc tn h s a b n p se e e to e r n l s d. t Alo i v l a e h h rc e z to e h i u , p o e i sa d fc o so lc r d r pe i s T e s te au t st e c a a tr ain tc n q e i r p r e n a tr fe e to e p o r e . he r — t t c n e e rh r s ls i u r u n c r 0 se e e t d r n r d c d. e tr s a c e u t n o rg o p o a b n pa t l cr e a e i to u e o
CdTe量子点碳糊修饰电极的制备及多巴胺测定
极上的电化 学行为。 实验结果表明 : p . B 冲液 中, 在 H70P S缓 电极上 的 CT de量子点对 D A的氧化
还原呈现 明显 的电催 化作 用, 电催化过程为表 面吸附控制过程。闭路吸 附时间为 6 达到饱和 . 0S 此 电极 可用于测定 D 响应迅速(. ) A, 15s 。峰 电流与 D A浓度在 4×1 —5× 0 m lL范 围内呈线 0 1 o / 性关 系, 灵敏度 高达 00 1 ・ / o, .6 A L m l检测极 限可达 14×1 ~m lL 9 . 0 o 。 / 关键词 : 量子 点; C 碳糊 电极 ; 电化 学测定 ; 多巴胺 中图分 类号 : 7 O6 5 文献标识码 : A
内进行 直接 电化 学 , 到较 高 的灵敏 度和 线性 范 围 ; 得 王展【 l N t n做 黏剂 将 C T 量 子 点和血 红蛋 用 a o i de
蜡混合均匀 , 将此碳糊压入 内径为 2m m的塑料管
中( 如塑料 管 等 )另 一端 与 铜 导线 相 连 , 密填 实 , , 紧
学 、细胞 生 物学 、分 子生物 学 、蛋 白质组 学 、医学 诊 断 、生物 大分 子相互 作用 以及 药 物筛选 等领 域有 重 要 的应 用 价 值 。李 平 【 J 等制 备 了 聚 乙烯 吡咯 烷 酮 表面修 饰 的硫化 镉 量子 点 , 于玻碳 电极 , 定血 用 测 红 蛋 白的 电化学行 为 , 得到 了 良好 的电流 响应 , 修 该 饰 电极 具有 极 好 的稳 定 性 和 重 现 性 。赵 倩 等 ¨ 将 肌 红 蛋 白在 N fr F , 。C T/ d ao/ e0 .d eC S量 子 点复 合 膜 it
C T / P xii a l i e eto adte x ai f A i h sh t b f r( H7 0 , n ee cr a l i d e C E ehb s t y c f c t r h i t no p op a u e p . ) a dt l t ct y c tc a t w o d o D n e h e o a t
槲皮素化学修饰碳糊电极循环伏安法测定抗坏血酸
槲皮素化学修饰碳糊电极循环伏安法测定抗坏血酸陈明俊【摘要】Quercetin modified carbon paste electrode was prepared. As shown by the result of CV study on the electrochemical behavior of ascorbic acid(AA)at this modified electrode, a sensitive quasi-reversible oxidation peak was observed at +0. 39 V (vs. SCE) in phosphate buffer medium of pH 4. 5. It was found that the charge transfer process on the modified electrode was controlled by adsorption. Linear relationship between values of oxidation peak current and concentration of AA was kept in the range of 5.0×10^-6~5.0×10^-4mol·L^-1, with detection limit (3S/N) of 2.5×10^-6mol·L^-1. The modified electrode was used in the determination of AA in vitamin C tablets, giving values of recovery in the range of 96%-104%.%制备了槲皮素化学修饰碳糊电极,并研究了抗坏血酸在该修饰电极上的电化学行为。
循环伏安法研究发现:在pH4.5的磷酸盐缓冲介质中,抗坏血酸在+0.39V(vs.SCE)处产生一个灵敏的准可逆氧化峰,电极反应受吸附控制。
基于纳米氧化锆碳糊修饰电极的分析化学综合实验设计
【 专题研讨 】
基于纳米氧化锆碳糊修饰 电极 的分析化学 综合实验设 计
李春涯 , 沈静茹 , 詹国庆 , 柳畅先
( 中南 民族大学 化学与材料科学学 院 , 湖北 武汉 4 0 7 ) 30 4
摘要: 基于纳米氧化锆修饰碳 糊电极检测 甲基对硫磷 的电化 学分析 方法构建分析化学综合实验 。 通过该 实验
在 1 ×1— — .×1 — m l 范围 内的 甲基对硫磷系列 . 07 1 0 0 0 5 oL /
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C I 30 t
品及环境样品 中甲基对硫磷 的检 测至关重要 。甲基对 硫 磷的苯 硝基 官能团具有 电化学 活性 ,在 电极表 面能
发生如下反应 :
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可逆氧化峰的峰电流 , 以氧化 峰峰电流对p 值作 图, H 获
得最 佳测定p ; H值 以氧化蜂 峰 电位对p 图 , 得 电 H作 获 极反应过程 中电子 、 质子转移信息 。 5甲基对硫磷测 定。 . ①标准 曲线 的制作 。 配制浓度
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『 孙文俊 , 海霞. 3 1 杨 结构力学【 . M】 南京 : 河海大学出版社 ,0 1 20.
5 — 5
【 专题研讨 】
2 效应 、 导性 、 超 高化学活性等优越性 能 , 电化学 、 在 光学 材料 、 发光材 料 、 磁性 材料 、 电池材 料及催化 剂等 高科技领域有 着重要 的应用 。在碳 糊中掺杂适量纳米 材料 , 以制得化 学修饰碳糊 电极 。该类纳米材料修饰 可 碳糊 电极 , 不仅继 承碳糊电极无毒 、 制作简 单 、 寿命长 、 电位窗 口宽 、 残余 电流小的优点 , 在灵敏度上较碳糊 且 电极有进一步 的提 高 。甲基对硫磷 ( O 二甲基一 一 O, 一 0 (一 4 硝基 苯基 ) 磷酸酯 ) 硫代 是一种 高毒有机磷类农药 , 能抑制胆碱酯酶活性 , 造成神经生 理功能紊乱 , 因此食
电化学分析的进展及应用
电化学分析的进展及应用李一峻 1988年毕业于中国科学技术大学应用化学系,获理学学士学位;1994年毕业于中国科学院长春应用化学研究所,获理学博士学位。
现任南开大学化学学院院长助理兼化学系副主任,教授,博士生导师,教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会化学基础课程教学指导分委员会委员。
主要从事电分析化学新方法、新技术的研究。
共发表论文50余篇。
(通讯处:天津市卫津路94号,南开大学化学学院300071)常子栋 1984年2月出生,2002年获学士学位,现为南开大学化学学院硕士研究生。
主要从事分子印迹聚合物膜修饰电极的研究。
(通讯处:天津市卫津路94号,南开大学化学学院300071)何锡文 1963年北京大学化学系毕业后进入南开大学工作,现任教授、博士生导师。
原南开大学化学学院院长及化学系主任。
现为中国化学会分析化学专业委员会委员,《高等学校化学学报》、《分析化学》、《分析科学学报》、《分析试验室》和《冶金分析》编委。
主要科研方向为: (1)化学计量学领域;(2)溶液状态(含生物大分子溶液状态);(3)新分析方法的研究。
至今已有约270篇论文在国内外学术期刊上发表,其中SCI期刊论文为135篇。
(通讯处:天津市卫津路94号,南开大学化学学院300071)中图分类号:O65 文献标识码:A 文章编号:10002 0720(2007)102107216摘要:本文对2005年1月~2007年3月间我国电化学分析的发展进行了评述。
文章按照电化学分析的不同领域分为极谱与伏安法,微电极、超微电极和修饰电极,离子选择性电极与传感器,示波分析法,电泳及色谱电化学,光谱电化学、电致发光法,石英晶体微天平,化学计量学方法,其他分析方法和仪器装置及实验技术等几部分。
引用文献561篇。
关键词:综述;电化学分析对2005~2006年两年间有关电化学分析的会议有第九届全国化学传感器学术会议[A1]、第九届全国电分析化学学术会议[A2]、第三届全国微全分析系统学术会议[A3]、第四届国际华夏学者分析化学研讨会[A4]、第三届上海国际分析化学研讨会[A5]、第四届海峡两岸分析化学学术会议[A6]等会议,并有相应论文集,因此本文没有引入这些会议论文。
碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展
第50卷第'期2021年'月应用化工Applied Chemical IndusWyVoe.50No.1Jan.2021碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展夏强,张淑平(上海理工大学理学院,上海200093)摘要:碳糊电极(CPE)是一种广泛应用于电化学领域的新型电极。
将石墨粉和粘合剂混合成均匀的碳糊,然后将其挤压进电极管中便制成了碳糊电极。
具有制备方法简单、背景电流小、无毒、电位窗口宽等优点,但由于制备过程中加入了不导电的粘合剂而降低了检测灵敏度。
因此,制备碳糊电极时常加入修饰材料以提高电极的电化学性能。
概述了碳糊电极和化学修饰碳糊电极的发展、制备方法和应用,对制备电极的材料和修饰剂的选用进行了分析。
概括了近些年来化学修饰碳糊电极在不同领域的应用。
关键词:碳糊电极;修饰剂;制备;应用中图分类号:TQ425.6;O657.1文献标识码:A文章编号:1671-3206(2021)01-0225-04Progress in preearation and application of carbon pasteelectrode and chemicaliy modiZed carbon paste electrodeXIA Qiang,ZHANG Shu-ying(School of Science,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China)Abstract:The carbon paste electrode(CPE)is a new type of electrode prepared by mixing graphite powder and binder to foo a homogenous carbon paste,then filling them into an electrode tube.It is wib/y used on thefoeed ofeeecteochemosteyowongtosomeunoqueadeantagessuch assompeepeepaeatoon peoces,eowbackgeound cu eent,non-toiocand wodepotentoaewondow.Aethough CPE hasmanyadeantages,the p eesence of non-conduct oee b onde eon CPEeead tohondeeeeecteon teansfeeand eeducethesensotoeotyofthe detectoon system.Theeefoee,themodofoed mateeoaesaeeoften used toompeoeetheeeecteochemocaepeefoem-anceofCPE.Thosaetoceeeeeoewsthedeeeeopment,peepaeatoon methodsand appeocatoon ofcaebon pastee-eecteodesand chemocaeymodofoed caebon pasteeeecteodes,and theseeectoon ofmateeoaesand modofoeesfoe eeecteodepeepaeatoon aeeanaeyeed.Theappeocatoonsofchemocaeymodofoed caebon pasteeeecteodeson dof-feeentfoeedson eecentyeaesaeesummaeoeed.Key words:carbon paste electrode;modification reagent;preparation;applicationAdams报道了一种用于伏安法的新型固体碳电极⑴,将此电极命名为碳糊电极(CPE)。
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课程论文
碳糊修饰电极的应用研究进展
姓名:王添璞学院:材料科学与工程学院
班级:2007级应用化学学号:0714431027
摘要:本文主要是对使用碳糊修饰电极对Pb2+、I-、痕量银、痕量铜、痕量钪及水中镉离子的电化学测定方法的研究进展做一简单综述。
关键词:碳糊修饰电极痕量测定
1.引言
电化学分析具有快速、简便、灵敏的特点,其中固体电极特别是碳糊电极的优点尤其突出,主要表现在:无毒,残余电流小,制作简单,表面易更新,电位使用范围宽,价格便宜。
因而碳糊电极广泛应用于测定无机离子、有机物。
2.碳糊电极简介
碳糊电极,即利用导电性的石墨粉与憎水性的粘合剂混制成糊状物,然后将其涂在电极棒上或填充入电极管中而制成的一类电极。
由于CPE具有制作方便、无毒、应用范围广、使用寿命长、重现性好等特点,因而自从Adams于二十世纪五十年代制备出第一根碳糊电极起,特别是七十年代“化学修饰”概念的出现,以及八十年代“直接混合”技术的引入以来,碳糊电极倍受广大电分析化学工作者的青睐。
碳糊电极(CPE)的性能取决于其所用的材料(碳粉和粘合刑)、制备方法、电极表面状态以及使用时间等。
碳粉为多晶粉末,由于其吸附性能很大程度上取决于它的表面结构,因此它的不同来源及颗粒度的粗细对CPE 的性能影响较大,一般来说,碳粉的平均直径应在0.01-0.02mm之间,粉末越细的碳粉越易混匀,因而也就越易制得重现性好、残余电流小的碳糊电极。
粘合剂的作用是使碳粉粘合成糊状,有时还起着选择性萃取以提高分析选择性的作用。
与其它种类的电极相比,CPE 具有许多优点,突出表现在:残余电流小,制作简单,表面易更新,电位使用范围宽特别是正电位可适用+1.7V(vs.SCE),价格便宜,因而碳糊电极广泛应用于测定无机离子、有机物,还可以应用于电化学反应机理研究、化学物相分析等。
【1】
3.碳糊修饰电极简介
在碳糊中加入一定量的修饰剂便制得了均匀的化学修饰碳糊电极(CMCPE)。
一般的固体修饰电极,在电极表面接着或涂敷了具有选择化学基团的一层薄膜,虽然达到了对电极表面进行人工修饰的目的,但制备手续繁琐,又不易控制电极表面的修饰,存在性能不够稳定的问题。
在电分析化学中,一般所用的电极都只有电子授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上电子转移的速度较慢,如何使电极性能成为预定地、有选择地进行反应,并提供更快的电子转移速度已成为电极的一个重要方向,于是提出了化学修饰电极。
CMCPE 是化学修饰电极的一种,它继承了CPE的全部优点,同时,由于特效性修饰剂的引入,使其灵敏度、选择性进一步提高,而且还具有了修饰电极的特征,如易于制成各种功能的电
极,优先富集待测组分,表现出电催化活性等。
可以认为化学修饰碳糊电极是把分离、富集和选择性测定三者合而为一的理想体系。
【2】
4.碳糊修饰电极在电化学测定中的应用
4.1 使用碳糊修饰电极测定Pb2+
铅含量的测定方法有原子吸收法、原子发射光谱法、等离子体质谱和电化学方法等,其中以等离子体质谱最为灵敏,可以检测到10-9级的铅,火焰原子吸收法的检出限可达10-9级。
电化学溶出法灵敏度优于原子吸收法,有时甚至接近等离子体质谱.再加上电化学仪器的小型化和操作的容易性,电化学测铅法正引起越来越多的研究人员的兴趣。
其中,使用汞膜电极的溶出法是最有效的测铅方法之一,但由于汞所具有的环境毒性,研究人员考虑了多种汞的替代物,如金膜电极、银膜电极、铂膜电极和碳膜修饰电极等,但还是有汞的存在。
罗利军等【3】介绍了一种用PVC碳糊电极测定Pb2+的方法。
该法在开路电路条件,富集介质为0.1mol/L KNO3(pH 11. 0),检测底液为0. 15mol/L HNO3。
用微分脉冲阳极溶出伏安法扫描,有一灵敏Pb氧化峰出现,峰电为-0.496V(vs.Ag/AgCl),溶出峰电流与Pb2+在1.0*10-7mol/L至2.0*10-5mol/L浓度范围内成很好的线性关系,线性相关系数为0.9960,检出限为5.0*10-8mol/L。
此法具有PVC含量低、机械强度好、易于制备、信噪比低、重现性好等优点。
4.2 使用碳糊修饰电极测定I-
I-含量的测量在工业废水的排放标准、食品的合格程度以及诸多的化学领域都有着较为重要的作用。
传统的碘测量方法有滴定法、分光光度法、电位滴定法等,但其多存在局限性。
冯辉等【4】介绍了一种使用壳聚糖碳糊修饰电极测定碘的新方法,将壳聚糖、石墨粉与石蜡油以最佳条件(壳聚糖用量为0.15 g,石蜡油用量为0.7 mL以及石墨粉用量为1.0 g)混合制成壳聚糖碳糊修饰电极,该修饰电极对I-的氧化具有良好的催化作用,可实现样品中微量碘的测定。
该修饰电极可以清洗再生,表面更新容易,并具有良好的重现性,为I-的测定提供了一个良好的方法。
4.3 使用碳糊修饰电极测定痕量银
痕量银的测定比较常见的有火焰原子吸收分光光度法,阴离子表面活性剂催化增溶催化光度法,石墨炉法直接测定等诸多方法。
朱化雨等【5】介绍了一种使用乙二醇二乙醚二胺四乙酸碳糊修饰电极测定痕量银的新方法,具有电极制备方便、残余电流低、电位使用范围宽、重现性好、价格便宜、电极表面容易更新等诸多优点,可以把富集和选择性测定合二为一,为痕量银的电分析法研究和拓展化学修饰电极的应用打下一定的基础,建立了一种银的电分析方法。
该方法的不足是制备的碳糊电极的碳糊与导体间易滑动,碳糊电极表面不方便抛光,从而会影响到电极的寿命。
4.4 使用碳糊修饰电极测定痕量铜
催化动力学光度法、石墨炉原子吸收法等常应用于对痕量铜的测定。
而吕文军等【6】研究了一种使用碳糊修饰电极对痕量Cu(Ⅱ)的伏安法测定方法,用β-丙氨酸做碳糊修饰剂,采用线性扫描溶出伏安法对痕量Cu(Ⅱ)的测定进行了研究,测试介质为0.2 mol/L的KHC8H4O4-HCl缓冲溶液(pH=3.2)。
实验发现采用线性扫描溶出伏安法测定痕量Cu(Ⅱ),Cu(Ⅱ)的浓度在5.0×10-6~1.0×10-3mol/L范围内与阳极溶出峰峰高成良好的线性关系,检出极限达1.0×10-7mol/L,可以达到较好的测定效果。
4.5 使用碳糊修饰电极测定痕量钪
钪广泛分布于自然界中,它在冶金、化工、电子学和电工技术、能源等方面应用广泛。
钪的电化学性质特殊,在水溶液中其还原电位与氢的还原电位很接近,因此,难以直接用极谱法测定。
张培红等【7】采用多壁碳纳米管修饰碳糊电极吸附伏安法测定痕量钪,结果表明,在0.32 mol/L乙酸0.064 mol/L邻苯二甲酸氢钾缓冲液(pH=4.0)中,在100 mV富集90 s,从0~-1000mV范围以200 mV/s的速率线性扫描,络合物吸附在碳纳米管修饰碳糊电极表面,于-518 mV(vs. SCE)处产生1灵敏的溶出峰,为络合物中配体茜素红的还原所产生。
络合物的峰电流与钪的浓度在4.0×10-11~6.0×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为2.0×10-11mol/L(富集时间3 min)。
方法用于岩矿样品中痕量钪的测定,结果满意。
4.6使用碳糊修饰电极测定镉
镉的毒性很大,对动植物都有极大的危害,是我国实施排放总量控制的指标之一。
目前,镉的测定方法有原子吸收法、液相色谱法、电位溶出法、极谱法、阳极溶出伏安法等。
夏新泉等【8】首次报道了采用PVC-十二烷基苯磺酸钠碳糊修饰电极测定水中的镉离子的方法,具有线性关系好,回收率高等优点。
5.结语
碳糊修饰电极近几年来的发展较快,因其具有体积小,灵敏度高,选择性好,成本低等诸多优点,因此碳糊修饰电极在电化学分析测定中必将拥有更为广泛的前景。
参考文献:
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【4】冯辉周谷珍李永红孙元喜.利用壳聚糖碳糊修饰电极测定碘[J],湖南文理学院学报(自然科学版)2008,20(1).
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【7】邓培红张军费俊杰黎拒难. 多壁碳纳米管修饰碳糊电极吸附伏安法测定痕量钪[J].应用化学.2009,26(1).
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