巯醇自组装动力学的测定共16页

溶液配制
/实验步骤/
0.2M CuSO4/0.1M H2SO4溶液1L (用完需要及时补充) 直链八烷基硫醇的乙醇溶液10M
(可先配1mM的溶液，再从此浓度稀释成10M) 配制0.5M硫酸水溶液1L
ATTENTION
以上溶液均需用高纯氮气除氧
/实验步骤/
金电极的处理和组装
机械抛光 电化学处理 测先量用电金极相表砂面纸积打及磨表，面然粗后糙依因次子用1.0、0.3 和 0.05 m 选利的择用A金l2循O电环3粉极伏进氧安行化法机还对械原已抛图机光的械，平抛再缓光用电的蒸位电馏区极水间进淋行洗电多化次学，清最洗后
/实验目的/
利用电化学方法研究巯醇在金电极表面的自组装 过程动力学
了解自组装膜的原理和制备方法以及组装动力学 进一步学习电化学方法，包括金电极的处理，循
环伏安方法和欠电位沉积法 理解自组装动力学的基本理论，掌握其操作方法
/实验原理/
自组装分子在电极表面的吸附量受到吸附和脱附的 速率以及其它因素的影响。而吸附和脱附的速率， 主要是由吸附剂与吸附质之间的相互作用决定的， 但又受到温度、压力等因素的影响
athneicrmthoidoylsnfarmomicssoolfuωtio-mn eornctaopgtooaldlk[Jy]l.hJy.dAromq.uCinhoenme.sSeolf-c. 1a9ss8e9m, 1b1le1d: 3m2o1n-3o3la5y.er on a gold electrode[J]. Electrochim. AScutbar,a2m0a1n9i,a5n1R: 5, 7L9a-k5s8h7m. inarayanan V. A study of kinetics of adsorption of alkanethiols on gold using electrochemical impedance spectroscopy[J]. Electrochim. Acta, 2000, 45:4501-4509.
/实验原理/
ln(1)kadCt
由循环伏安法中的电容求
Cgold Ct
Cgold CSAM
C i 2vA
Cgold — 裸金电极的电容 Ct — t时刻该电极的电容， CSAM — 硫醇单分子层组装致密时的电容
i — 双层充放电电流 绝对值之和(µA)
v — 扫描速率(V/s) A — 电极面积(cm2)
Langmuir吸附动力学方程的有哪些假定条件
/参考资料/
董绍俊，车广礼，谢远武. 化学修饰电极[M]. 北京：科学 出赵版健社伟，2于0化19忠(修，订王版永)，胜第，十等五. 巯章基乙胺自组装表面润 湿BA性IN的C研D究, T[JR].O高U等GH学T校O化N 学E B学,报TA,O20Y1-9T,, 1e9t :a4l.6F4o-r4m68a.tion oHfOmNoGnoHlaGye,rPfAilmRsKbWy.tAhestsupdoynotafnaedosuosrpatsiosnemkinbelytiocsf oarngd-
(参和进考抛行值光3～0至.51得m-0i到.n3的V稳)低，定功在的率0循.5的环M超伏的声安硫清图酸洗。溶液中循环扫描， 得参到数裸设金置电(参极考的值充)放：电以电SC流E图为参比 溶用I电n液蒸i解t中馏E液＝浸水：0泡，0V给乙.,5H定醇Mig的淋的h 时洗硫E＝间电酸1。极溶.5，液V然,。L后每ow把隔E电1＝5极分-0浸钟.2入换VH一S次C8溶乙液醇 参取考出值电为极：，5分s,别1用5s乙, 3醇0s和, 4高5s纯, 水1m淋in洗, 2，m转in,入4电mi解n,池7m中in, 进行电化学1测5m试in, 30min, 45min, 1h, 2h, 4h, 24h
/实验原理/
硫醇在Au表面的自组装动力学分为两步
快速的物理吸附过程，符合一 级动力学方程，接触角接近或 达到极限值，厚度达到极限值 的80％～90％
较慢的表面重组过程，一般持 续数小时，在该过程中，厚度 逐渐达到极限值。
/实验原理/
硫醇在Au表面的自组装动力学
一定温度下，可以用符合Langmuir吸附等温式的一级 吸附动力学方程来描述自组装过程
/实验步骤/
表面覆盖度的测定
在电解池中放入相应溶液，固定好工作电极，铂丝 辅助电极和饱和甘汞电极
在所选的电位区间(0.1~0.3 V)内，在0.5M的硫酸溶液 中扫修饰后的金电极，得其电容图
将电极用蒸馏水淋洗后，置于0.2 M CuSO4/0.1M H2SO4 溶液中，欠电位参数设置Init E＝0.6 V, High E＝0.6 V, Low E＝0.1 V。循环扫描得到Cu UPD的伏安图
将电极转移至硫酸溶液做电化学抛光，准备开始下 一组实验。如果不能得到完美的Au电极的循环伏安图， 则需要重新机械抛光和电化学抛光
/注意事项/
硫醇和二硫醇有毒和强烈的臭味，应当在通风良好的 环境中进行实验
指示电极表面必须仔细清洗，否则会严重影响循环伏安 图的图形
修饰电极必须认真做好，否则严重影响结果的准确性 每次扫描之前，为使电极表面条件稳定，应静止1～2
分钟再扫描
/数据处理/
从金电极的在硫酸中循环伏安曲线的还原峰求电极 表面积(换算参数为400 Ccm-2)，并算出表面粗糙因子。 由金电极的电容图求得Cgold
由修饰的金电极电容图求得Ct。 由欠电位沉积结果算出
/讨论与思考题/
测量硫醇自组动力学常数有很多种。椭圆偏光法、 接触角测定法、阻抗电容法、石英晶体微天平等。 查阅文献，比较这些方法与本方法的异同
/实验原理/
ln(1)kadCt由源自电位沉积中的积分电量求1 Qt Q0
Q nzF A
Qt — t时刻的积分电量(C/mol) Q0 — 金电极的积分电量(C/mol)
n — 物质的量 (mol) z — 电极反应中的电子得失数 F — 法拉第常数(96485 C/mol) A — 电极面积(cm2)
d
dt
kadC(1)
积分得到
— 已吸附的吸附位
kadln—(1吸附动)力学k常a数dCt
C — 硫醇在溶液中的浓度
t — 组装时间
/实验原理/
硫醇在Au表面的自组装动力学
以ln(1-)为纵坐标，t为横坐标作图，可以得到一条直线， 由该直线的斜率可以求得吸附动力学常数kad
不同浓度的H2Q(CH2)8SH自组装膜的ln(1-)和t的关系图