液/液界面电化学及其进展

液/液界面电化学及电分析化学与研究萃取和化学传感机理、相转移催化、药物释放、模拟生物膜等密切相关,近年来备受到关注. 文中结合作者课题组工作,介绍、综述该领域近十几年、尤其在液/液界面微观结构、电荷（离子与电子）转移反应及界面功能化的新进展.     

薄层伏安法液/液界面电子转移速率理论的研究进展

由于液/液界面可以看作是模拟生物膜或人造膜的简单模型,研究在此其上的电子转移过程对理解生物体复杂的生理变化过程具有重要意义。薄层伏安法因其简单、易操作等优点成为研究液/液界面电子转移过程的有力手段,因此对该方法的定量分析理论研究显得尤为重要。本文综述了薄层伏安法液/液界面电子转移速率理论近年来的研究进展,并对其可能的影响因素进行了分析。     

液/液界面上氢醌氧化性的研究

在各种各样的生物能量代谢过程中醌类化合物扮演着很重要的角色,在生物光合或呼吸作用中它们起着传递电子的作用~([1～3]).众所周知,氢醌(QH_2)是醌类化合物中很重要的一种化合物,在生物能量代谢中QH_2扮演着电子捐助体的角色.以上所说的氧化还原反应经常在生物膜或者膜表面发生,液/液界面是模拟生物膜上的电子传递过程的一种最简单的方法~([4,5]).     

薄层伏安法测量液腋界面电子转移速率的探讨

由于液腋界面可以看作是模拟生物膜或人造膜的简单模型,因此研究其上电子转移过程对理解生物体复杂的生理变化过程具有重要的意义.薄层伏安法最早由Anson于1998年提出,该方法以其简单、快速、易操作的优点成为测量液/液界面电子转移速率的有力手段,尤其是有机相中待测物含量仅需数μL,为研究一些产率低的难溶化合物的界面行为提供了极大的方便.     

生物电化学简介

简单介绍了生物电化学研究领域的概况。包括：生物膜与生物界面模拟研究（ＳＡＭ膜模拟生物膜的电化学、液／液界面模拟生物膜的电化学），用于生命科学的电化学技术（电脉冲基因直接导入、电场加速作物生长、癌症的电化学疗法、电化学控制药物释放、在体研究的电化学方法、生物分子的电化学行为）和电化学生物传感器（酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学ＤＮＡ传感器）。     

液/液界面生长法制备一维纳米硒

采用均相反应界面生长法制备了一维结构的纳米硒。在制备过程中,初始硒纳米粒子首先在均相反应液中生成,然后加入与该反应液不互溶的溶剂,使其形成液液界面,硒纳米粒子聚集在界面上生长为一维结构。用扫描电镜、透射电镜、X射线粉末衍射等测试技术对样品进行了表征,并讨论了界面生长的机理及其影响因素。     

Gibbs吸附公式在固-气和固-液界面吸附中的应用

Gibbs吸附公式本适用于各种界面的吸附研究 ,但由于有固体参与形成的界面界面能测定困难 ,至今Gibbs公式多只用于气 液界面的研究。本文讨论了Gibbs吸附公式在固 气和固 液界面吸附研究中的应用 ,主要是介绍将Gibbs公式与二维气体状态方程结合导出吸附等温式 ,因吸附而引起的固 气和固 液界面能变化规律 ,以及吸附过程中分子状态变化的有关信息     

离子液体表/界面性质与结构

离子液体与气体、溶剂等物质组成的多相体系为吸收、萃取、两相催化等技术的发展提供了新的平台。离子液体的表/界面性质与结构是含离子液体多相体系的重要科学问题,可在介观尺度下显著影响多相体系反应和分离过程的效率。近年来,离子液体表/界面性质和结构的研究得到了广泛的关注。本文综述了离子液体及其与水、有机溶剂组成的混合物的表/界面张力及结构研究进展,介绍了现有的研究方法、研究对象与研究成果,归纳了离子液体及其混合物表/界面张力及结构的变化规律,分析了表/界面结构与表/界面张力之间的关系,探讨了离子液体表/界面研究存在的问题和未来的发展方向。     

氨基酸在亚微米级液/液界面上的转移反应

应用循环伏安法和微、纳米管系统地研究了二苯并18冠6(DB18C6)加速20种氨基酸在水/1, 2-二氯乙烷(W/DCE)界面上的转移反应. 实验结果表明电位窗内只有10种氨基酸, 即苯丙氨酸(Phe)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、缬氨酸(Val)、色氨酸(Trp)、甲硫氨酸(Met)、丙氨酸(Ala)、甘氨酸(Gly)、半胱氨酸(Cys)和谷氨酰胺(Gln), 其质子化后的一价阳离子能给出很好的加速离子转移伏安图, 并且转移反应机理符合界面配合/界面离解反应. 由稳态伏安图可求出DB18C6与不同氨基酸在1,2-二氯乙烷中的配合常数和界面配合反应的动力学常数. 实验结果表明, 与碱金属离子和DB18C6配合相比, 这10种氨基酸与DB18C6的配合选择性较低, 主要原因是由于氨基酸支链所引起的位阻效应以及本体有机溶剂的亲脂化稳定效应的协同作用. 除了甘氨酸和甲硫氨酸以外, 不同氨基酸与DB18C6配合反应的配合常数以及反应速率常数与其亲脂性量度(π)有良好的对应关系, 这表明质子化的氨基酸与DB18C6的异相配合反应不仅决定于离子与冠醚环的键合强度, 而且与氨基酸在转移过程中的吉布斯转移能有关, 而吉布斯转移能又与氨基酸自身的结构密切相关. 这一研究将对人们理解在生命体中氨基酸在载体蛋白的推动作用下越过生物膜的主动运送过程有较重要意义.     

液/液界面电分析化学研究进展

本文对液/液界面电分析化学近年来的进展进行了综述,特别是结合我们自己的工作,对探讨液/液界面微观结构和构筑新型液/液界面方面的进展进行了重点介绍。目前通过理论模拟和各种实验技术的应用,液/液界面微观结构已初具轮廓;可供选择的有机相也得到了一定的拓展。这些进展为该领域今后的发展打下了基础并指明了方向。     

烷烃同系物对液膜振荡的影响

基于表面活性物质在互不相溶的油水两相间自发迁移引起油水界面电位的周期性变化的液膜振荡可用于模拟生物膜振荡,并根据生物膜对某些分子具有的独特电位振荡作为识别分子的信号,可用于化学分析。 建立了水（十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）/正丙醇 水溶液）/油（苦味酸硝基甲烷溶液）/水（葡萄糖水溶液）液膜振荡体系。 通过向体系中添加正己烷、正辛烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷、环己烷和异辛烷等物质,考察了不同碳数的烷烃同系物、烷烃同分异构体以及混合烷烃对振荡的影响。 结果表明,加入不同类型的烷烃,振荡曲线的诱导期和振荡区的振幅和频率呈现一定规律性变化,以此可进一步进行液膜振荡在烷烃同系物识别与分析中的应用研究。     

双通道微米管支撑的微-液/液界面上电荷转移反应的研究

将有机相和水相分别灌入双通道玻璃微米管θ管中的一个管中,利用θ管表面的亲水特征,在灌有有机相的微米管口附近形成微-液/液界面.利用循环伏安法研究了电荷在这种微-液/液界面上的转移反应,包括简单离子(四甲基铵离子TMA⁺)转移、加速离子转移(DB18C6加速K⁺离子)和电子转移(二茂铁/铁氰化钾+亚铁氰化钾体系)反应过程.结果表明,这种双通道微米管所得到的微-液/液界面具有不对称扩散场的特性.此装置是目前最简单的可用于研究液/液界面上的电荷转移反应的装置之一,即所谓的可进行"无溶液"液/液界面电化学及电分析化学研究的装置.     

界面上的质子耦合电子转移反应

质子耦合电子转移(Proton-Coupled Electron Transfer,PCET)反应是生物和化学的重要过程,它与光合作用、呼吸过程、能量转化和存储,以及制备清洁能源材料等过程紧密相关。界面上的质子耦合电子转移反应是近年来的研究热点之一,本文对该领域进行了简要综述,主要介绍了发生在液/液界面和固/液界面上的质子耦合电子转移反应的研究进展。     

扫描电化学显微镜用于研究生物膜微环境的电子传递

生物电化学系统(BESs)的核心是生物膜在电极/溶液界面的电子传递反应,研究生物膜微区环境中的电子传递有助于阐明微生物的胞外电子传递(EET)机制,从而有针对性地提高BESs中的电子转移效率。微生物的EET机制包括直接电子传递和间接电子传递,由于生物膜组成复杂,含有多种分泌物、胞外聚合物等,常规电化学方法只能从生物膜宏观层面研究EET机制,无法有效区分这两种电子传递途径的贡献。本文采用电化学循环伏安方法研究了电子穿梭体二茂铁甲醇(FcMeOH)与希瓦氏菌(Shewanella)相互作用的界面过程;基于扫描电化学显微技术构建了穿透模式,通过微电极介导FcMeOH与Shewanella反应,收集仅来自间接电子传递途径产生的电流,同时测定了Shewanella在电极/溶液界面的氧化还原性质和空间分布。本论文将电化学扫描探针显微技术应用于EET的研究,从物理化学角度揭示微生物在代谢过程中与外界的电子传输机制。     

基于琼脂支撑的液/液界面上AgTCNQ的电化学合成

具有高导电性和独特电学性质的金属有机络合物AgTCNQ是一种重要的电荷转移盐.本文采用琼脂作为胶凝剂构成水|1,2-二氯乙烷液液界面;施加电压时银离子由水相穿过水凝胶进入有机相,与TCNQ^-反应生成AgTCNQ纳米棒.结果表明液/液界面电化学方法为合成有机金属功能材料的有效途径.     

线性电流扫描过程中的液/液界面离子转移动力学

本文从理论上推导了在线性电流扫描过程中,离子在液/液界面转移的电位-电流方程。提出了利用线性电流扫描方法获取离子转移动力学参数的方法。并对液/液界面电化学中常用的基本电解质离子(TPAs~+)在水/硝基苯界面的转移进行了实际研究。     

应用扫描电化学显微镜研究极化液/液界面上的电子转移反应

将含有氧化还原电对的水溶液滴涂在铂盘电极表面, 然后将该电极插入到1,2-二氯乙烷溶液中, 形成稳定的油/水界面. 液滴中的K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)6氧化还原电对既可以作为水相中的参比电对参与控制液/液界面上的电势差, 同时又可以作为水相的电子授受体参与界面上的电子转移反应. 结合扫描电化学显微镜电化学系统的特点, 利用其双恒电位仪分别控制界面电势差和现场扫描的优点, 通过扫描电化学显微镜的渐进曲线得到了不同界面电势差控制的电子转移反应速率常数. 实验结果表明, 应用此方法获得的液/液界面可以被外加电位极化, 在一定的电势差范围内, 反应速率常数与界面电势差的关系遵守Butler-Volmer公式.     

薄层液/液界面电子转移动力学的研究进展

薄层循环伏安法是研究液/液界面电荷转移的一种新方法,具有简单、快速、易操作的优点。文章回顾了液/液界面电化学的发展历史,介绍了薄层法的实验原理,对其在电化学中的应用和研究进展进行了评述,总结了界面驱动力与电子转移速率的关系。     

液固流化床内床层动态特性的CFD模拟

在对液固流化床内流动特性进行理论分析的基础上，采用多相流CFD方法模拟了二维矩形流化床内水和玻璃球体系的流体动力学特性。实验结果表明，流体速度突变后，液固流化床从一个平衡状态向另一个平衡状态过渡。当液体速度减小时，床层表面及分隔界面的变化与理论模型预测一致；由于重力不稳定性的影响，当液体速度增大时，床层表面稳定上升但与时间不呈线性关系，且分隔界面难以分辨。进而膨胀后停留时间的长短对收缩过程的影响也可以忽略。尽管床层收缩时间明显小于实际膨胀时间，但是与预报的理想膨胀时间比较接近。模拟结果与前人的实验研究和理论分析相吻合，表明多相流CFD模拟可以很好地预测液固流化床的床层动态行为。     

ATR-FTIR在研究环境固液微界面吸附过程中的应用

微界面吸附过程是许多环境微界面反应的初始步骤或关键步骤。通过原位分析方法实时研究环境微界面吸附过程,可以获得更直接的界面反应信息和更可靠的反应机制证据,对于认识污染物在环境中分配转化和迁移传输规律有着重要意义。衰减全反射红外光谱技术由于其独特的采样原理、简便的制样方法和广泛的适应性,正逐渐成为研究微界面反应的一个有力工具。本文在简要介绍原位衰减全反射红外光谱的技术原理的基础上,综述其在环境微界面吸附过程,尤其是矿物-水界面吸附过程中的应用,并探讨其在环境微界面过程研究中的发展前景。