最新电化学修饰电极(1)
07电化学分析法导论-2015
RT aOx EE ln nF aRe d
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例如一金属棒插入其盐溶液中，在金属与溶液界面 建立起“双电层”，引起位差，即为电极电位。 电极电位的测定：单个电极电位无法测定！ 规定氢电极，在任何温度下的电位为零。
电极电位是反映电解质溶液性质的重要参数。
电极电位是个相对值。
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电极电位的测量
第二种是采用盐桥的装置。 第三种是没有液体接界的情况。
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化学电池中的电子及电荷流动
化学电池是化学能与电能互相转换的装置:
A) 在Zn、Cu电极及外接导线中，电子作为电荷载体在Zn 片与Cu片间传递． B) 在溶液中，导电由阴、阳离子的迁移来完成． 在左半电池中：Zn2+ → ←SO42在右半电池中：Cu2+ → ←SO42盐桥中：Ｋ＋→右 左←Cl-
常在无活性物质的溶液中发生
第四 AgCl(s) + e ⇋ Ag(s)+Cl-
AgCl(s) ⇋ Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp
Ag+(aq)+ e ⇋ Ag(s)
第五 IO4-+ 2H++ 2e ⇋ IO3-+ H2O
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阳极反应:
1. Cu(s) ⇋ Cu2++ 2e 铜电极上Cu→Cu2+
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C) 电极表面/溶液界面，通过氧化还原反应(半反应)将电子 与离子两个通道结合起来： 阳极：Zn(s) ⇋ Zn2+ + 2e 氧化反应 阴极：Cu2+ + 2e⇋ Cu(s) 还原反应
基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测
基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测随着人们对健康的越来越重视，血糖的检测也越来越受到关注。
而一种常见的血糖检测方法就是电化学检测。
葡萄糖电化学检测是目前常用的一种血糖检测方法，其中，基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测技术因其较高的灵敏度以及抗干扰性，得到了广泛应用。
一、基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测原理在这种技术中，氧化铜被修饰在电极表面上。
当葡萄糖被加入到测试液体中时，它会直接氧化成葡萄糖酸。
在这个氧化过程中，同时生成了电子和离子，这些电子和离子通过氧化铜电极流入电解质中，产生电流信号。
通过检测电流信号大小和变化，就可以计算出葡萄糖浓度。
二、氧化铜修饰电极制备1. 电极制备制备电极的第一步是选择电极材料，最常用的电极材料是玻璃碳电极。
然后，将玻璃碳电极表面涂上一层热塑性聚合物，例如羟乙基甲基丙烯酸甲酯（HEMA）或聚苯乙烯（PS）。
这样做的目的是使电极表面能够更好地粘附上后续加入的氧化铜。
2. 氧化铜修饰将氧化铜添加到适当的溶液中，然后将电极浸泡在该溶液中。
在电极表面形成薄膜后，通过恒定电位或循环伏安法进行电化学处理，使氧化铜与电极表面更好的结合。
通常，使用的电化学电位在0.4V与0.6V之间，电极处理时间约为20分钟至2小时不等。
三、基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测优点1.高灵敏度：基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测技术灵敏度高，能够检测非常低的葡萄糖浓度。
2. 抗干扰性强：在短时间内，可以减少干扰数据，从而提高血糖检测的精确度。
3.操作简便：基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测技术操作简单，非常适合快速检测和家庭自测。
四、结论综合来看，基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测技术在葡萄糖检测领域具有广泛应用前景。
该技术不仅简单易操作，而且功率消耗低，检测结果精确可靠。
随着人们对健康的更高要求以及对快速、精密、便捷的检测方法的需求增加，基于氧化铜修饰电极的葡萄糖电化学检测技术的研究和开发也将继续前进。
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.
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。
电化学修饰电极(1)
电化学氧化法是利用电化学氧化作用使反应物在电 极表面生成特定的产物，该产物最终通过吸附、组 装或共价键合等作用修饰电极表面，从而制备化学 修饰电极的一种方法。用该方法制备修饰电极的报 道还不是很多。
基于金与硫强的相互作用，硫基化合物可在金表 面上自发形成单层膜[X(CH2)nSH,n>10],其能够 很好地操控界面上的反应性。这种单层膜通常是 将金电极浸泡在含有毫摩尔硫醇的乙醇溶液中隔 夜后而获得。形成自组装的有机硫化物单层膜（ SAMs），由于它在许多科学与技术领域里的潜 在应用，自20世纪80年代末就已经受到广泛的关 注。除了它的在单层膜结构和长程电子转移研究 应用外，还有在化学传感器和生物传感器方面的 应用，以及信息储存装置和平板印刷等中的应用 。
化学修饰电极
化学修饰电极简介 化学修饰电极的制备 常见的化学修饰电极
化学修饰电极（CMES） 化学修饰电极（CMES）简介
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、聚合物以化学薄膜的形式排列 在电极表面上，将修饰试剂的电化学行为赋予被修饰的电 极表面，从而改变了其表面性质，使电化学电极有较高选 择性、灵敏度或稳定性。以满足许多电分析问题的要求并 构成了新的分析应用以及不同的传感器的基础。 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。 基于微结构的性质，电极上的修饰层可分为三种类型：修 饰单层，修饰均相复层，修饰有粒界的厚层。
碳纳米管（Carbonnano-tubes，CNTs）是 一种结构中空的纳米材料，具有密度小、强度高、 长径比大、比表面积大、高温稳定而不易与金属发 生反应、电导率和热导率高、热膨胀系数低、耐强 酸强碱和高温氧化等特性。 碳纳米管自1991年发现以来，以其独特的管 状几何形状，优异的物理化学性能、力学性能和稳 定结构成为极具应用潜力的一维纳米材料，很适合 于制备纳米尺度的复合材料，在提高复合材料的力 学性能方面已显示出巨大的潜力。
电化学修饰电极(1)
精选课件
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滴涂法
滴涂法是将溶解在适当溶剂中的聚合物或者纳米材料 滴加或涂覆于电极表面，待溶剂蒸发干固后，生成涂膜 结合在电极表面从而达到化学修饰的目的。 具体方法为： (A)将电极浸入修饰液中，取出后使附着于电极表面的溶 液干固成膜； (B)用微量注射器把一定已知量的修饰液注射到 电极表面，然后于固成膜； (C)电极在修饰液中旋转，使其溶液附着于电极表面，然 后干固成膜 该方法主要用于制备Nafion或者碳纳米管修饰电极。
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S-H键的清除是单层膜形成的关键： RSH+Au↔RS-Au+e- + H+
烷基间的范德华力决定了单层膜的定向。 通过这样的自组装过程形成了结构完美的单层膜 ，碳氢链相互平行，以约30O斜立于电极的表面上 。 如下图：
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这是一个紧 密堆积的无针孔 的膜（表面覆盖 率 约 为 9×10 － 10mol/cm2 ） 并 阻 碍组分向电极表 面的传质。
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电化学氧化法是利用电化学氧化作用使反应物在电 极表面生成特定的产物，该产物最终通过吸附、组 装或共价键合等作用修饰电极表面，从而制备化学 修饰电极的一种方法。用该方法制备修饰电极的报 道还不是很多。
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自组装单层膜
基于金与硫强的相互作用，硫基化合物可在金表 面上自发形成单层膜[X(CH2)nSH,n>10],其能够很 好地操控界面上的反应性。这种单层膜通常是将 金电极浸泡在含有毫摩尔硫醇的乙醇溶液中隔夜 后而获得。形成自组装的有机硫化物单层膜（ SAMs），由于它在许多科学与技术领域里的潜在 应用，自20世纪80年代末就已经受到广泛的关注 。除了它的在单层膜结构和长程电子转移研究应 用外，还有在化学传感器和生物传感器方面的应 用，以及信息储存装置和平板印刷等中的应用。
分析化学第九章电化学分析概论(大学课件)
二. 现代电化学分析的特点及发展趋势
时间和空间上体现“快 小”:仪器袖珍化，电极微型化
（1）化学修饰电极（chemically modified electrode） （2）生物电化学传感器（Biosensor） 生命过程的模拟研究,生命过程的氧化还原反应类似电 极上的氧化还原，用电极膜上反应模拟生命过程，可 深 化认识生命过程。 （3）光谱一电化学方法 （ Electrospectrochemistry） （4）超微电极（Ultramicroelectrode） 活体现场检测（无损伤分析 ）
(2)液体接界电位与盐桥
在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界 面上，存在着微小的电位差，称之为液体接界电位。 液体接界电位产生的原因：各种离子具有不同的迁移速率 而引起。
二、仪器分析方法的分类
Classification of instrument analytical method
光分析法 电化学分析法 仪器分析 质谱分析法
色谱分析法
分析仪器联用技术
热分析法
电化学分析方法的分类
Classification of electrochemical analysis 电导分析法 电位分析法 电化学分析法 电解分析法
（Galvanic cell） 阳极：发生氧化反应的电极（负极）； 阴极：发生还原反应的电极（正极）； 阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较正的为正极 （Electrolytic cell ） 阳极：发生氧化反应的电极（正极）；
阴极：发生还原反应的电极（负极）；
阳极=正极 阴极=负极
2.电极电位与液接电位
（5）微型计算机的应用Fra bibliotek30 25 20 15 b a c
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电化学方法检测胆固醇的研究进展
第52卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 8 2023年8月 Liaoning Chemical Industry August，2023收稿日期： 2022-08-21电化学方法检测胆固醇的研究进展飏吕龙，顾婷婷，尚帅，林常瑞（辽宁科技大学 化学工程学院，辽宁 鞍山 114051）摘 要： 随着人类生活质量的提高，胆固醇的检测成为一个重要的研究课题。
电化学方法具有选择性强、检测速度快等优点。
综述了近年来利用电化学方法在有酶和无酶的条件下测定胆固醇含量的电化学原理和最新进展，并对用电化学方法检测胆固醇进行了展望。
关 键 词：胆固醇；有酶；无酶；电化学传感器中图分类号：O657.1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）08-1193-04胆固醇是一种化学式为C 27H 46O 的环戊烷多氢菲的衍生物。
胆固醇是人体内最普遍存在的化合物，主要存在于大脑的中枢神经组织，另外还存在于肾脏、脾脏、皮肤以及胆汁。
胆固醇能经由多种途径进入身体。
高胆固醇会引起慢性心脏病、高血压、脑血栓等致命的心脑血管病[1-2]。
目前，胆固醇的检测方法有高效液相色谱法[3-4]，比色法[5-6]和光谱法[7-8]等，这些检测方法一般存在检测周期长、灵敏度低、选择性、仪器标准化、样品预处理要求高等缺点。
另一方面，电化学方法[9-10]由于具有选择性强、制备方法简单、仪器简单、成本低、操作方便、检测速度快等特点，受到研究者的广泛关注[11]。
电化学检测胆固醇的方法包括包括差分脉冲伏安法（DPV）[12]、安培法[13-14,15-17]、电荷转移（CT）[18]、循环伏安法（CV ）[19-22]、线性扫描伏安法 （LSV）[23-24]、电化学发光法（ECL）[25]和电化学阻抗谱（EIS）[26]。
在这些方法中，电流测量法是许多研究中最常用和最敏感的方法[27]。
随着技术的发展，基于各种材料制备出的胆固醇电化学传感器成为研究热点之一。
(整理)化学修饰电极.
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。
化学修饰电极
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。
水系锌离子电池电极界面修饰及性能研究共3篇
水系锌离子电池电极界面修饰及性能研究共3篇水系锌离子电池电极界面修饰及性能研究1水系锌离子电池电极界面修饰及性能研究锌离子电池是电化学储能器件中备受瞩目的一种，它具备高能量密度、低成本、可再生等优点，成为备受关注的电化学储能技术之一。
而电极界面的修饰对锌离子电池的性能具有决定性的影响。
本文从电极材料的选择、表面修饰和电池性能优化等方面综述近年来水系锌离子电池电极界面的修饰及性能研究进展。
1. 电极材料的选择电极材料的选择是决定电极界面性能的重要因素。
常用的锌离子电池电极材料包括碳材料、金属氧化物、二元化合物等。
其中，碳基材料具有较高的电导率、较好的化学稳定性和可控性，被广泛应用于锌离子电池中。
而金属氧化物具有较高的理论容量、较好的电化学性能和热稳定性，被视为潜在的锌离子电池电极材料。
最近，有研究者利用共沉淀法制备锌钛氧和锌锰氧化物等多元氧化物作为锌离子电池电极材料，取得了良好的电化学性能。
2. 表面修饰电极材料的表面修饰可以改善材料的电化学性能和循环稳定性。
常用的表面修饰方法包括离子注入、负载金属或金属氧化物、化学氧化、电化学氧化等。
特别是对于碳材料，通过表面修饰可以引入不同的官能团，如氧化物、羟基、羰基等，从而改善其电导率、增强电化学性能。
例如，有研究利用硝酸处理碳纳米管表面，引入的羟基官能团和氧化官能团在电化学性能上发挥了重要的作用，使材料具有更好的循环稳定性和更高的容量。
3. 电池性能优化电极界面的优化可以提高锌离子电池的电池性能。
电池性能主要包括比能量、比容量、循环稳定性等指标。
提高锌离子电池的能量密度是目前锌离子电池研究的重点。
有研究者通过结构优化、表面修饰等手段，在碳纳米管、多元氧化物等电极材料中获得了较高的比能量和比容量，并优化了电化学稳定性。
但是，锌离子电池的容量衰减问题仍然存在，需要进一步研究材料和电极界面的微观机制，理解电极材料和电极界面的相互作用，以实现锌离子电池性能的持续提升。
化学修饰电极
这种电子转移媒介体引起的电催化反应如图所示。 这里，修饰层中媒介体(聚甲苯胺蓝O)的氧化态与 溶液中待测物的还原态(NADH，还原型烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸)反应后，再生出媒介体的还原态， 即修饰剂催化了溶液中NADH的氧化，因为 NADH在裸电极上的直接电氧化需要更正的过电 位。二茂铁、二酚类化合物也是典型的电子转移 媒介体和修饰剂，可用于催化一些直接电化学活 性不佳的被测物质的氧化还原反应。在电分析化 学中，一般认为化学修饰电极上的电催化是用来 放大检测信号，其催化电流往往与被测物浓度成 正比。
化学修饰电极已广泛用于无机、有机和生 化物质的分析检测，也是研究分离和合成 化学的重要实验平台。例如，在环境和食 品分析中，常用于重金属离子及亚硝酸盐 等多种污染物的高敏检测；在生物分析方 面，用于蛋白质、DNA、神经递质以及代 谢调控分子的检测和传感。
Sabahudin Hrapovic等使用不同的金属纳 米材料(Pt、Au、Cu)与溶于Nafion的单壁 碳纳米管和多壁碳纳米管制备得到复合型 传感器，通过吸附溶出伏安法来检测三硝 基甲苯TNT和其他硝基苯类化合物。 华南师范大学的杨勤燕通过简单的绿色无 污染方法制备了铂纳米粒子包覆的金纳米 孔膜及其双金属纳米复合膜修饰电极，并 成功应用于对大肠杆菌的快速检测。 其它文献也表明各类化学修饰电极对食品 中肾上腺素、抗坏血酸、多巴胺及细胞色 素C等也是一种高效灵敏的分析方法。
方式，形成化学键或生成表面配位化合物等物质，从而发生
的吸附。
(3)基于氢键、亲疏水作用力、-堆积力的吸附。这些吸附 也属于物理吸附的范畴。通过氧化还原或研磨等简单的电极
处理方式，在金属电极表面可产生-OH等含氧基团，而碳电
极表面则可产生-OH、C=O、-COOH等含氧基团，这些含氧 基团可通过氢键去捕集溶液中的相应组分。导电碳材料具有 碳原子的共轭结构，故碳基电极可通过-堆积力去吸附含 有苯环类似结构的分子。另外，表面处理干净的碳电极具有
一种纳米线-纳米颗粒修饰电极的制备方法及其应用-概述说明以及解释
一种纳米线-纳米颗粒修饰电极的制备方法及其应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述纳米线-纳米颗粒修饰电极是一种新兴的电化学修饰技术，通过在电极表面修饰纳米线和纳米颗粒，可以显著提高电化学性能和催化活性。
纳米线具有高比表面积、优异的导电性能和较好的机械强度，而纳米颗粒则具有丰富的催化活性和可调控性，因此将二者有效结合在一起，能够实现更高效、更可控的电化学反应和催化过程。
本文主要针对纳米线-纳米颗粒修饰电极的制备方法和应用进行系统研究和总结。
首先，介绍了两种常用的制备方法：方法一是利用化学合成的方式，通过控制反应条件和添加适量的表面活性剂来合成纳米线和纳米颗粒，并将其修饰在电极表面；方法二则是采用物理沉积的方法，将事先制备好的纳米线和纳米颗粒直接沉积在电极表面。
对比分析了这两种方法的优缺点，并探讨了它们在实际应用中的适用性和局限性。
其次，重点探讨了纳米线-纳米颗粒修饰电极的应用。
应用一方面涉及电化学领域，纳米线-纳米颗粒修饰电极在电催化、电化学传感和电化学储能等方面显示出了显著的优势，可以提高催化活性、提升传感灵敏度和增加电化学储能密度。
应用二方面则涉及催化剂领域，纳米线-纳米颗粒修饰电极在催化剂的设计和合成中具有巨大的潜力，可以通过控制纳米结构和相互作用来调控催化剂的活性和选择性。
综上所述，纳米线-纳米颗粒修饰电极的制备方法和应用是一个具有广阔前景的研究领域。
本文旨在探讨这种技术的制备方法、性能优势和应用潜力，为相关研究和应用提供一定的理论和实践指导。
通过深入研究和探索，相信纳米线-纳米颗粒修饰电极技术将对电化学和催化领域带来新的突破和发展。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要包括引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分对研究主题进行了概述，介绍了纳米线-纳米颗粒修饰电极制备方法及其应用的背景和意义。
同时，引言部分还对本文的结构进行了简要说明，包括正文部分的内容和目的。
正文部分分为两个主要章节：纳米线-纳米颗粒修饰电极的制备方法和纳米线-纳米颗粒修饰电极的应用。
化学修饰电极化学修饰电极
（1）吸附修饰电极
吸附方式： 平衡吸附 静电吸附 LB膜吸附
单层吸附膜
复合膜
LB膜：不溶于水的表面活性物质在水面上形成排列有序 的单分子膜 (Langmuir–Blodgett，LB膜)； SA膜：依靠S原子与金之间的作用，硫化物(–SH，SO2等) 在金电极表面形成有序的单分子膜，称为自组装膜（self assembing， SA膜）。
脑神经组织中多巴胺、儿茶胺的实时监测。
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微电极
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4.4.3 生物电化学分析 Bioelectrochemical Analysis
1. 活体伏安分析
1973年 Adams将直径1mm 石墨电极插入大白鼠的大脑尾 核部位，测定多巴胺，获得第 一张活体循环伏安图。
药物在活体中浓度变化、分 解、作用的监测；
通过微电极与超微电极实 现无损伤分析。
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2. 免疫伏安分析
1979年，Heineman等提出； 利用抗原与抗体间特定选择性建立的高选择性分析法。
3. 生物电化学传感器
酶传感器、生物组织传感器、免疫传感器； 测定乙肝的免疫传感器。
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4.4.4 光谱电化学分析
以电化学产生激发信号，以光谱技术测量物质变化的 分析方法。充分利用了电化学方法容易控制物质的状态、 光谱法有利于物质识别的特点。
4.4.1 化学修饰电极
化学修饰电极：
利用化学或物理的方法，将特定功能的分子、离子、 聚合物等固定在电极表面，实现功能设计。
基体材料：碳(石墨)、玻璃、金属等。
1.化学修饰方法
（1）吸附型修饰电极 将特定官能团分子吸附到电极表面。
（2）共价键合型修饰电极 通过化学反应键接特定官能团分子或聚合物。
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）。
化学修饰电极
文献阅读报告1化学修饰电极1.1化学修饰电极简介化学修饰电极是当前电化学和电分析化学领域非常活跃的研究热点。
化学修饰电极是通过对电极的表面进行化学修饰和功能化改性，将具有优良化学性质的离子、分子、聚合物等修饰物质以薄膜的形式固定在电极表面，赋予电极一些特定的化学和电化学性质，从而改善电极的选择性、灵敏度和响应时间等性能。
1975年化学修饰电极的问世，突破了传统电化学中只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地控制电极表面结构的领域。
通过对电极表面的分子剪裁，可按意图赋予电极预定的功能，以便能够在电极上有选择地进行所期望的反应，在分子水平上实现电极功能的设计。
研究化学修饰电极的表面微结构和界面反应，不仅能够促进电极过程动力学理论的发展，同时它显示出的催化、光电、富集和分离、分子识别、搀杂和释放等效应和功能，使整个电化学领域显示出非常具有吸引力的发展前景。
1.4化学修饰电极的制备化学修饰电极就是利用化学或物理的方法对电极表面进行修饰，形成具有特定预期功能的膜，以完成对电极的功能设计。
因此，化学修饰电极的制备是开展这个领域研究的关键。
常用的电极修饰方法有吸附法、共价键合法、电化学沉积法、电化学聚合法、掺入法等。
1.4.1吸附法吸附法主要用于制备单分子层或多分子层的化学修饰电极，根据修饰物质在电极上吸附的方法不同，可分为以下几种：化学吸附法：化学吸附法是一种通过电极表面与溶液之间的非共价吸附作用而将修饰物质结合到电极表面的方法，修饰物质在电极表面可以达到热力学吸附平衡。
强吸附性物质（如核酸、蛋白质、生物碱以及多环芳烃等）都可以通过非共价作用吸附在电极表面。
化学吸附法与吸附物质的浓度、电解液的组成、电极电位等都有关系，是一个可逆的过程。
该方法的优点是操作简单、直接，缺点是吸附层不易重现，被吸附的修饰物质容易流失。
但是在严格控制的实验条件下，能够获得较好的重现性。
LB膜法：膜法是将具有亲水基团和脂肪疏水端的双亲分子溶于易挥发的有机溶剂中，铺展在平静的气水界面上，待溶剂挥发后沿水面横向施加一定的压力使溶质分子在水面上形成有序排列的单分子膜，将单分子膜转移到固体电极的表面，即可得到膜修饰电极。
电化学中的电催化机理与电催化电极简介
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1.1 电催化与催化基理 1.2 化学修饰电极 1.3 形稳阳极 1.4 铝熔盐电解催化电极研究 1.5 其他催化电极
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1.1电催化的基本原理
一、概述 二、电催化的类型与原理
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一、概述
1、电化学催化的定义
整个电极反应中既不产生也不会消耗的物质，对 电极反应的加速作用称为电化学催化。
能催化电极反应的或者说对电极反应起加速作用 的物质称为电催化剂。
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2、电催化的本质:
通过改变电极表面修饰物（或表面状态）或溶液相中的 修饰物，大范围的改变反应的电极电势与反应速率,使电极 除具有电子传递功能外,还能促进和选择电化学反应.
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3、电催化反应的共性
反应过程包含两个以上的连续步骤，且在电极表面生成化学 吸附中间产物。许多由离子生成分子或使分子降解的电极反 应都属于此类反应。分成两类：
（1）离子或分子通过电子传递步骤在电极表面上产生吸附 中间物，经过电化学脱附步骤或化学步骤生成稳定的分子。
如酸性溶液中的氢析反应：
H3O+ + M + e (M-H) + H2O (电子传递）
(M-H) + H3O+ + e H2+M+H2O（电化学吸附）
2(M-H) H2+2M
(表面复合）
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（2）反应物在电极上进行解离式或缔合式化学吸附，随 后中间物或吸附反应物进行电子传递或表面化学反应。 如甲的电化学氧化：
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目前已知的电催化剂主要为过渡金属及其化合物。
设计关键：选择过渡金属中心原子
特点：过渡金属的原子结构中都含有空余的d轨道和未成对 的d电子，通过催化剂与反应物的接触，催化剂空余d轨道上将 形成各种特征的吸附键，达到分子活化的目的，从而降低了复 杂反应的活化能。 主要为含有Ti, Ir, Pt, Ni, Ru等金属或合金及其氧化物。如 RuO2/Ti电极， RuO2-TiO2电极， Pt/Ti电极，Pt/GC电极
第三章 化学修饰电极1
1
0.68 0.64 0.60
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
4
Potential/V vs SCE
Potentail/V vs SCE
6 3 4
0
5
1
A
1.5
+
blank on a bulk Au electrode luminol on a bulk Au electrode blank on a self-assembled electrode luminol on a self-assembled electrode
2. 化学法和电化学法处理
化学的和电化学的处理，是最常用来清洁，活 化电极表面的手段。
电化学法常用强的矿物酸或中性电解质溶液， 有时也用配位作用弱的缓冲溶液在恒电位，恒电流 或循环电位扫描下极化，可获得氧化的、还原的或 干净的电极表面。
鉴定电极表面是否清洁的方法
对于碳电极，采用观测 Fe(CN)63- 在中性电解质 水溶液中的伏安曲线的方法。在1×10-3 mol/L的 K3Fe(CN)6 磷酸盐缓冲溶液中扫描，直到出现可 逆的阴极和阳极峰。 对于铂电极，在稀硫酸中进行循环电位扫描，观 察氢和氧的电化学行为，即出现了氢和氧的各自 的吸附和氧化峰就表示表面已清洁。
化学修饰电极的表征电化学法电化学法光谱电化学法光谱电化学法波谱法波谱法能谱法能谱法显微学法显微学法石英晶体微天平法石英晶体微天平法通过研究电极表面修饰剂发生相关的电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参数的关系来定性定量的表征修饰剂的电极过程和性能
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堆积和有序受到许多因素的影响，如碳链长度
、
端基、溶剂、浸泡时间或基底形貌。随链长的减小
（ｎ＜10），堆积密度和覆盖率降低，无序度增加 。这样的以及其他的结构无序性和结构欠缺（例如
针孔），常常导致性能降低。由烷基硫醇混合物形
成的共组装单层膜能够在膜的构架上获得膜的组成
上和形貌上的变化。根据共组装的两种硫醇的差别
化学修饰电极
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化学修饰电极简介 化学修饰电极的制备 常见的化学修饰电极
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化学修饰电极（CMES）简介
电化学法
包括以下三种： 电化学沉积法是一种将电极置于含有一定修饰材料
的电解液中，采用恒电流或恒电位进行沉积而制备 出修饰电极的方法。 电化学聚合法则是一种利用电化学氧化还原引发， 使电活性的单体就地在电极表面发生聚合，生成聚 合物膜而达到修饰目的的方法。这类电活性单体大 多含有乙烯基、羟基和氨基的芳香化合物以及杂环 、稠环多核碳氢化合物和冠醚类化合物等。这种方 法主要被用来制备各种聚合物修饰电极。
共价键合法
共价键合法是对电极表面进行预处理，以引入 键合基，然后进行表面有机合成，通过化学键 合 反应将预定官能团修饰到电极表面。采用这种方 法制备的修饰电极具有分子识别功能和选择性响 应，并且稳定性很高。
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，能够选择性地除去其中的一个组分（例如通过还
原性解吸）。
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__________________________________ ________当溶剂中的聚合物或者纳米材料 滴加或涂覆于电极表面，待溶剂蒸发干固后，生成涂膜 结合在电极表面从而达到化学修饰的目的。 具体方法为： (A)将电极浸入修饰液中，取出后使附着于电极表面的溶 液干固成膜； (B)用微量注射器把一定已知量的修饰液注射到 电极表面，然后于固成膜； (C)电极在修饰液中旋转，使其溶液附着于电极表面，然 后干固成膜 该方法主要用于制备Nafion或者碳纳米管修饰电极。
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。 基于微结构的性质，电极上的修饰层可分为三种类型：修 饰单层，修饰均相复层，修饰有粒界的厚层。
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化学修饰电极的制备
化学修饰电极的制备是化学修饰电极得以开展研究 的关键性步骤。修饰方法的设计合理性与否、操作步骤及优 劣程度对化学修饰电极的活性、稳定性和重现性有直接影响 ，因此是化学修饰电极研究和应用的基础。
目前已经发展的制备化学修饰电极的方法主要有滴 涂法、共价键合法、电化学法、吸附法和掺杂法等。目前人 们研究得比较多的是滴涂法、共价键合法和电化学法这三种 方法，下面对这三种制备方法的研究进展进行论述。
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优缺点：
该方法操作简单且直接。 但是，用滴涂法制备的修饰电极会因为溶剂的挥 发而导致薄膜的厚度不均匀，并且重现性较差。
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电化学氧化法是利用电化学氧化作用使反应物在电 极表面生成特定的产物，该产物最终通过吸附、组 装或共价键合等作用修饰电极表面，从而制备化学 修饰电极的一种方法。用该方法制备修饰电极的报 道还不是很多。
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、聚合物以化学薄膜的形式排列 在电极表面上，将修饰试剂的电化学行为赋予被修饰的电 极表面，从而改变了其表面性质，使电化学电极有较高选 择性、灵敏度或稳定性。以满足许多电分析问题的要求并 构成了新的分析应用以及不同的传感器的基础。
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S-H键的清除是单层膜形成的关键： RSH+Au↔RS-Au+e- + H+
烷基间的范德华力决定了单层膜的定向。通 过这样的自组装过程形成了结构完美的单层膜， 碳氢链相互平行，以约30O斜立于电极的表面上。 如下图：
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这是一个紧 密堆积的无针孔 的膜（表面覆盖 率 约 为 9×10 － 10mol/cm2 ） 并 阻 碍组分向电极表 面的传质。
金基底上自组装膜的形成
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自组装单层膜
基于金与硫强的相互作用，硫基化合物可在金表 面上自发形成单层膜[X(CH2)nSH,n>10],其能够 很好地操控界面上的反应性。这种单层膜通常是 将金电极浸泡在含有毫摩尔硫醇的乙醇溶液中隔 夜后而获得。形成自组装的有机硫化物单层膜（ SAMs），由于它在许多科学与技术领域里的潜 在应用，自20世纪80年代末就已经受到广泛的关 注。除了它的在单层膜结构和长程电子转移研究 应用外，还有在化学传感器和生物传感器方面的 应用，以及信息储存装置和平板印刷等中的应用 。