化学修饰电极在分析化学中的应用

化学修饰电极在分析化学中的应用展望

摘要：本文对化学修饰电极的兴起及其在分析化学中的应用进行了综述。

关键词:化学修饰电极分析化学应用展望

自从化学修饰电极间世以来引起了研究者的广泛兴趣,研究的范围涉及有机合成、催化反应、电色显示、电化学等诸多方面。迄今已发表了不少的专著和综述曾就化学修饰电极的概况及其历史沿革作过精僻的论述。化学修饰电极的出现的确推动了电化学及电分析化学研究的发展,是近代电分析化学领域中一个重要的研究方向。

化学修饰电极的兴起

在电分析化学中,一般所用的电极反应都是在电极与溶液界面发生电子转移的非均相反应。以往电化学研究中所用的电极如汞,贵金属和石墨等,只有电子授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上转移的速度较慢。在伏安法研究中,传统的电极常遇到的问题是,由于电极表面活性的改变,使测得的电流随时间增长而变小。如何使电极能够有选择地进行所期望的反应并提供更快的反应速度,一直是电化学工作者所期望解决的问题。化学修饰电极的出现突破了以往化学家所研究的范畴,把注意力转移到电极表面。化学修饰电极是在电极面上接着一个有选择的化学基团,赋予电极某些特性质,以使其进行所希望的反应。从本质上看,化学修饰电极用于分析学在提高选择性和灵敏度方面有其独特的优越性,可以认为化学修饰电极是把分离,富集和测定三者合而为一的理想体系。有关化学修饰电极的制备已有多篇综述，常用的修饰方法有共价键合法，吸附法，聚合物薄膜法，组合法及其它一些方法。这些制备方法中有的可以得到精确的修饰层。早期人们对修饰电极化学特性研究的兴趣主要集中在电极表面与被测物相互作用的机理探讨。那时虽已认识到它在分析化学上的应用价值,但实际应用是在八十年代出现电化学响应灵敏,稳定的聚合物薄膜电极以后才开始。

化学修饰电极在分析化学中有多方面的应用,包括电催化、选择性渗透、选择性富集分离和电化学传感器等。以下将分别就这几个方面进行论述。

选择性富集与分离修饰

电极表面能对被测物进行富集,分离是其用于分析测定的主要原因之一,被测物通过与电极表面修饰的化学功能团发生配合、离子交换、共价键合等反应而被富集、分离。一般认为分析化学上用来络合金属离子的试剂适宜条件下均可用于制备修饰电极,这方面分析应用的例子较多。

离子交换

离子型被测物同样可以通过与键合在电极表面或分散于复合电极中的离子交换剂间的静电作用而富集。常见的阴离子交换剂为聚乙烯,它对及其它高价阴离子富集效果好。阳离子交换剂中使用最多且最成功的是膜修饰电极的化学及热稳定性好。

化学反应

被测物与修饰剂活性中心发生化学反应并形成电化学活性产物从而定量测定某些化学活性物质、如胺、醛的测定。化学修饰电极的电催化作用用于分析目的具有如下功能：降低底物过电位,使可能的干扰及背景降至最小增大电流响应降低检测限防止被测物及产物在电极表面的吸附。选择性渗透借电极表面膜的渗透性,有选择地使某种分子或离子透过膜孔,起到分子筛的作用。它是基于溶液中分子或离子的大小及荷电、空间结构等的差异而在修饰膜上分离。合适的膜即要对干扰物质有交排阻,又能使被测物在膜中快速扩散。实际工作中可以采用的渗透性修饰膜为数不多。

痕量金属

化学修饰电极电化学传感器依修饰剂的性质不同可分为两大类：生物传感器侧和聚合物传感器。在聚合物薄膜传感器中,研究最多的是电位传感器。已报道苯酚类,苯胺类,胺类，

酚类,二茂铁类等电位传感器,均有灵敏的响应性能。董绍俊等还研制聚毗咯中掺杂阴离子的阴离子电位传感器,对所掺杂的阴离子具有良好的电位响应。高志清等侧制备了六氰合铁酸钻电极,用作钾离子电位传感器。

化学修饰电极发展展望

化学修饰电极时电化学，电分析化学研究中的新兴领域，化学修饰电极在生命科学研究方面，电有机合成中的立体选择，微修饰膜的结构与分子电子器件，新型化学修饰电极以及分析化学中的应用具有极其广阔的的前景。

化学修饰电极无论是在无机物，有机物，还是在生物样品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的验证和提高，以延长电极的使用寿命，进而方便，正确的用于各种分析。

结束语

近年来化学修饰电极的研究有了很大进展。董绍俊等和金利通方禹之等对化学修饰电极的制备及应用作了论述。虽然现阶段这类研究报道越来越多,但仍存在饱和度、灵敏性、选择性、稳定性和重现性等问题需要解决。由于其研究和应用的深入,已提出不少解决办法。预计在短期内会有所突破。它在无机、有机、生物,流动体系分析等方面将发挥越来越大的作用。