用于检测暂态pH值变化的电量型铂电极

本文报道用铂制作的电量型pH传感器，其原理是铂电极表面上氧化物在形成单分子氧化物覆盖前的覆盖度与溶液pH值之间存在一定的关系，pH值的改变会导致铂表面氧化物覆盖度的改变，并以一定的电量变化为表现形式。在碱性溶液中，该传感器对pH值变化的响应呈线性变化规律，且响应时间小于100ms，精度小于0.2个pH值。该pH传感器可检测反应过程中pH值的暂态变化，适用于研究电极反应或有中间体生成的反应的机理。该传感器的有效性在用扫描电化学显微镜（SECM）探针-基底伏安模式研究氢氧化镍的充放电的过程中得到验证。     

扫描微电极法原位测量2024Al合金表面微区Cl~-浓度分布

应用自研制扫描微电极测量系统和扫描微Ag/AgCl复合电极 ,原位测量含Cl- 溶液中 ,2 0 2 4Al合金在其局部腐蚀发生发展过程中金属 /溶液界面微区Cl- 离子的浓度分布 ,考察金属 /溶液界面微区Cl- 浓度分布对Al合金表面局部腐蚀行为的影响 .结果表明 ,扫描Ag/AgCl探针可实时跟踪腐蚀过程中金属表面氯离子浓度分布的动态行为 .当 2 0 2 4Al合金浸渍于含Cl- 溶液中 ,Cl- 离子在Al合金 /溶液界面呈不均匀分布 ,Cl- 主要在第 2相颗粒和铝基交界区域发生优先吸附和累积 ,从而促进局部腐蚀的发生和发展     

扫描探针氧化刻蚀技术在微纳器件制备中的应用

扫描探针刻蚀技术主要利用原子力显微镜针尖和基底间的电、机械或热相互作用进行纳米级表面的成像、操纵和修饰,是一种简便、快速、精确的纳米结构制备技术.其中,扫描探针氧化刻蚀技术利用针尖与样品表面间形成的高度局域化水桥,通过电化学反应在材料表面制备微纳尺度结构,已被广泛用于制备纳米级功能化图案和微纳器件.本文对扫描探针氧化刻蚀过程的机理及其影响因素,如电压、针尖-样品间作用力、持续时间、相对湿度和扫描速度等进行了详细介绍,总结和梳理了利用这一技术制备微纳器件方面的工作,指出了其优点和存在的问题,并对其未来发展进行了展望.     

扫描电化学微探针的发展及其在局部腐蚀研究中的应用

简要概述当前国内外具有空间分辨能力的扫描微探针技术及其在腐蚀研究中的应用,包括扫描微电极技术(SMET)、扫描电化学显微镜(SECM)、原子力显微镜(AFM)、扫描Kelvin探针技术(SKP)等,其中SMET、SECM、SKP及局部交流阻抗技术可直接测定腐蚀电极表面或界面电化学不均一性的分布图像,而原子力显微镜技术则是通过分子间作用力从纳米尺寸测量腐蚀过程表面形貌的变化.文中侧重介绍作者近年先后建立的具有微米空间分辨度的电化学微探针技术,并利用各种扫描探针技术研究金属/溶液界面电化学不均一性及其局部腐蚀过程.研究表明,空间分辨电化学方法的发展及应用,加深了人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展及过程机理的认识.     

铅笔芯修饰聚苯胺制作微型复合pH电极的性能

在0.3mm直径的铅笔芯上电修饰聚苯胺,封入玻璃毛细管中,并与Ag/AgCl电极组合成复合微型pH电极.经实验测试,该电极的pH响应特性良好,在pH1～11的线性范围内,能斯特斜率为(-56.4±0.5)mV/pH,线性相关系数不小于0.996.作为参比的Ag/AgCl电极性能稳定.由于电极是复合微型化的,所以可用于活体微区测定.     

扫描电化学显微镜直接电沉积法构建葡萄糖氧化酶微米点

利用自制的凹形电极在铂基底电极上直接构建了葡萄糖氧化酶微米点. 首先, 将电聚合和电化学刻蚀法相结合制备了凹形铂微米电极. 然后将此种电极作为参比及辅助电极, 基底铂电极作为工作电极, 利用葡萄糖氧化酶在合适的条件下(浓度、一定量Triton X-100存在、电极电位等)由于电极表面pH的降低可以在铂电极上电沉积这一特性, 将酶固定在铂基底电极上, 微修饰得到了具有活性的葡萄糖氧化酶微米点. 最终用扫描电子显微镜和扫描电化学显微镜对所得微米点进行了表征. 所得微米点直径约20 μm, 且具有催化活性. 该方法简便, 干扰因素较少.     

腐蚀介质中混凝土/钢筋界面电极电位分布的立体分析

由于混凝土的隔离和高绝缘性 ,常规的电化学技术、微探针扫描技术均难于获得在腐蚀介质的浸泡下混凝土 /钢筋界面 ,特别是不同深处的混凝土 /钢筋界面的电位分布 .本文提出用阵列电极法并结合电子技术和微机控制技术 ,获得同一水平面上混凝土 /钢筋界面以及不同深处的混凝土 /钢筋界面的电位分布立体信息图 .结果表明 :在NaCl介质中经过一段时间的浸泡 ,混凝土中的钢筋腐蚀可发生并发展 ;而在Na2 SO4 介质中经过一段时间的浸泡 ,虽钢筋腐蚀一般不发生 ,但混凝土可能破坏 .不同深处混凝土 /钢筋界面腐蚀优先发生在混凝土覆盖较浅的部位 .     

基于扫描探针显微术的微区光电性质测试方法和装置

本文以一台常规的Aglient 5500型的扫描探针显微镜为基础,通过配置光源及聚焦系统、研制光强度自动控制部件、研制样品台等方法将太阳光模拟器发射的光引入样品的探针扫描区域,开发了利用扫描探针显微镜原位测试太阳能电池材料微区光电性质的功能。光电性质的测试过程可在手套箱内进行,解决了有机半导体容易吸收空气中的水和氧而失效的问题。     

扫描电化学显微镜在生物医学领域的应用研究进展

研究病变细胞和组织的异常表现可为理解重大疾病发生发展的病理机理和新型药物筛选提供重要参考.扫描电化学显微镜(Scanning electrochemical microscopy,SECM)是一种基于电化学原理的扫描探针显微镜,通过记录探针在样品表面扫描时的电流或电位等信息,对活细胞的形态和多种化学信息进行原位、实时、精准表征.近10年来,SECM在重大疾病相关的细胞、细胞球和微组织层次的应用研究得到快速发展.本文从与疾病相关的SECM研究角度入手,分别从单细胞、细胞球和微组织层次小结SECM近10年来在生物医学领域的应用研究进展.首先介绍SECM的仪器组成、探针种类和工作模式,其次分别介绍SECM在神经细胞、心肌细胞和肿瘤细胞的应用进展,之后介绍SECM近期在细胞球和微组织的最新应用,最后提出并展望SECM技术在生物医学领域进一步应用所面临的挑战和发展方向.     

前言:微纳尺度电化学专刊

电化学是研究电能和化学能之间相互转化的规律的科学,在能源、材料、环境、生命和健康领域都发挥着重要的作用.在纳米科学与技术迅猛发展的时代,电化学研究方法正在发生深刻的变革.一方面,以超微电极和扫描探针电化学为代表的技术,使得电极过程的空间分辨率由微纳尺度延伸至分子原子尺度;另一方面,以电化学原位谱学为代表的方法,使得反应...     

Al 2024-T3合金局部腐蚀的扫描微电极研究

应用扫描微电极技术和扫描电子显微镜技术研究Al 2024 T3合金在NaCl溶液中开路状态下的局部腐蚀发生的早期过程.实验表明,当Al合金浸入NaCl溶液,其表面即刻发生局部微点腐蚀,这些微点腐蚀与合金表面第二相颗粒密切相关,Al合金表面第二相Al2CuMg颗粒可表现为三种不同的腐蚀行为.     

模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀的氯离子临界浓度测试

应用扫描微参比电极法,测量钢筋在模拟混凝土孔隙液中的表面微区电位分布;考察在一定pH值时氯离子浓度对溶液中钢筋腐蚀行为的影响。采用逐步逼近法,测试引起钢筋发生点腐蚀的氯离子临界浓度。当溶液pH为12.0时,可以观察到氯离子浓度变化引起钢筋点腐蚀的变化过程,从而确定氯离子浓度临界值为0.04~0.05 mol/L。     

Al合金表面Ce转化膜成膜机理研究

Ce转化膜作为一种Cr转化膜的理想替代品而日益受到人们的重视，但其成膜机理还不很清楚.本文应用自行研制的扫描微参比电极技术（SMRE），原位测量经CeCl3溶液处理的2024-T3 Al合金表面微区电位分布，并结合X光电子能谱（XPS）和交流阻抗谱（EIS），对Ce转化膜的成膜机理进行探讨.结果表明，在CeCl3溶液中，Ce转化膜的形成过程是 Ce3＋和Cl－相互竞争的动态过程.当由Cl－的不均匀吸附引起的局部腐蚀使pH升高时， Ce(OH)3就会首先在局部位置发生沉积.阴极反应过程产生的H2O2可将Ce(OH)3部分氧化成CeO2.     

Al合金铈盐转化膜缓蚀机理研究

Ce盐作为一种环境友好的Al合金缓蚀剂日益受到重视 ,但缓蚀机理还不很清楚 .本文应用自行研制的扫描微参比电极技术 (SMRE) ,原位测量经CeCl3处理和未处理过的 2 0 2 4 T3Al合金表面微区电位分布 ,并用扫描电子显微镜 (SEM )和X 射线能量散射谱 (EDS)表征样品形貌特征 ,结合其它电化学技术 ,对Ce盐缓蚀机理作了深入探讨 .结果表明 ,经Ce盐处理的Al合金表面可形成一层不均匀分布的转化膜 ,抑制了O2 和电子传输 ,表现为一种优良的阴极缓蚀特性     

空间分辨电化学技术用于研究金属局部腐蚀

综合介绍我们已建立的具有微米空间分辨度的电化学方法,主要包括多种扫描微电极技术,并用于研究金属表面和金属／溶液界面电化学不均一性及局部腐蚀破坏过程。结果表明,这些空间分辨电化学方法的发展及应用,有助于深化对金属表面和金属／溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展过程机理的认识。     

Electrocatalytic Oxidation of Dopamine at a Nanocuprous Oxide‐Methylene Blue Composite Glassy Carbon Electrode

Cuprous oxide nanowhisker was prepared by using cetyltrimethyl ammonium bromide (CATB) as soft template, and was characterized by XRD and TEM methods. The electrochemical properties of nano‐Cu₂O and nano‐Cu₂O‐methylene blue (MB) modified electrode were studied. The experimental results indicate that nano‐Cu₂O shows a couple of redox peaks corresponding to the redox of Cu(II)/Cu(I), the peak currents are linear to the scan rates which demonstrate that the electrochemical response of Cu₂O is surface‐controlled. The composite nano‐Cu₂O‐Nafion‐MB modified electrode shows a trend of decrease of peak currents corresponding to the Cu (II)/Cu (I). However, the electrocatalytic ability of nano‐Cu₂O‐MB composite film to dopamine increases dramatically. At this composite electrode, dopamine shows a couple of quasireversible redox peaks with a peak separation of 106 mV, the peak current increases about 8 times and the oxidation peak potential decreases about 200 mV as compared to that at bare glassy carbon electrode. The peak currents change linearly with concentration of dopamine from 1×10^?7 to 3.2×10^?4 mol/L, the detection limit is 4.6×10^?8 mol/L. The composite electrode can effectively eliminate the interference of ascorbic acid and has better stability and excellent reproducibility.     

聚苯胺修饰碳纤维针型复合微pH传感器

由电聚合法用聚苯胺修饰碳纤维电极作为ＰＨ敏感电极。把Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６／Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６体系填入医用注射针头内成为参比电极。把经聚苯胺修饰的碳纤维电极安置入该针型参比电极内构成复合针型微ｐＨ传感器。在ＰＨ ２～１２范围内，该传感器呈现超Ｎｅｒｎｓｔ响应，斜率为－７８ ｍＶ／ｐＨ；响应时间<１ｍｉｎ。该传感器成功地应用于在体ｐＨ测定以及水果内微区ｐＨ测定。     

基于氮化钛的全固态碱性pH电极的研制

p H值是溶液化学中重要的检测指标 .在工业、农业、生物、医学及环境保护等各个领域都有着广泛应用 .目前 ,多采用玻璃 p H电极进行 p H值的测量 .然而 ,玻璃 p H电极也存在一定的不足 ,玻璃敏感膜阻抗高达 1 0 10 Ω,容易造成电磁干扰 ;玻璃 p H电极极易破碎 ,难以适用于强搅拌的工业过程体系 ;氢氟酸能强烈地浸蚀玻璃膜 .因此 ,玻璃 p H电极不能长时间地用于含氟腐蚀体系 p H的测量 ;另外 ,玻璃 p H电极在强碱性溶液测量时会产生“钠差”.因此 ,多年来对非玻璃型 p H电极的研究一直是化学传感器研究领域中的活跃课题之一 .目前常见的…     

Direct Electrochemistry of Hemoglobin and its Electrocatalysis Based on a Carbon Nanotube Paste Electrode

A new hemoglobin (Hb) and carbon nanotube (CNT) modified carbon paste electrode was fabricated by simply mixing the Hb, CNT with carbon powder and liquid paraffin homogeneously. To prevent the leakage of Hb from the electrode surface, a Nafion film was further applied on the surface of the Hb‐CNT composite paste electrode. The modified electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Direct electrochemistry of hemoglobin in this paste electrode was easily achieved and a pair of well‐defined quasi‐reversible redox peaks of a heme Fe(III)/Fe(II) couple appeared with a formal potential (E^0′) of ?0.441 V (vs. SCE) in pH 7.0 phosphate buffer solution (PBS). The electrochemical behaviors of Hb in the composite electrode were carefully studied. The fabricated modified bioelectrode showed good electrocatalytic ability for reduction of H₂O₂ and trichloroacetic acid (TCA), which shows potential applications in third generation biosensors.