基于热控电极的电致化学发光传感器的研究进展

电致化学发光（ECL）检测技术因其具有无需激发光源、仪器简单、灵敏度高、选择性好等特点,被广泛应用于环境分析、生物分析等领域. 温度是影响ECL的主要因素之一,在传统的ECL传感器中大多是通过溶液整体加热的方法来控制温度,这种方法操作繁琐,且溶液中的热不稳定性物质及易挥发性物质容易受到影响,因此电极很少工作在最适宜的温度下. 热控电极技术可以只提高电极表面温度,而维持溶液的整体温度不变,使用起来具有很好的便利性. 作者课题组首次将热控电极引入到ECL传感器的构建中,由于电极表面和溶液之间存在一定的温度梯度,因此可以引发强制对流,从而加快物质的扩散和对流速率;电极表面温度的升高还可以进一步提高电极表面物质的电化学反应速率,这两方面的共同作用提高了ECL检测的灵敏度. 同时,利用热控电极可以解决整体加热所引起的背景信号升高,挥发性、热不稳定性物质易受温度影响等问题,而且通过电极加热的方法可去除电极表面的污染物,从而提高ECL检测的重现性. 本文综述了近年来基于热控电极技术的ECL传感器的研究进展,主要介绍了热控电极的加热方式、电极种类以及热控电极在ECL中的应用等,并分析了该技术在实际应用中面临的主要问题,对该技术未来的发展趋势进行了展望.     

核黄素在镀铂铅笔芯热电极上的电致化学发光检测

利用电沉积方法制作了镀铂铅笔芯热电极(Pt/HPGE),用循环伏安法(CV)及扫描电镜(SEM)对其性质进行了表征.此电极具有价廉易得、重现性好及温度响应灵敏等特点.在此电极上研究了核黄素(RF)对Ru(bpy)32+-C2 O42-电致化学发光体系的猝灭作用,并推测了可能的机理,据此建立了灵敏检测RF的新方法.电极温...     

热电极技术在电化学传感器中的应用

热电极技术是使用电流直接或间接加热微电极,通过控制施加电流的时间和大小来调节电极表面的温度。电极加热时可以只提高电极表面温度,而溶液的整体温度并不改变。由于温度对电化学反应速率、物质的扩散和对流均有影响,使用热电极技术可以减少背景噪音、提高检测的灵敏度与重现性。因此,热电极技术因其简单的加热设备、更高的检测灵敏度和更低的电极污染效应,在电化学分析领域引起了普遍关注。本文介绍了热电极技术的发展概况、工作原理、电极设计思路、电极温度的测量与控制、电极种类以及在电化学检测系统、电致化学发光检测系统、流动注射安培检测系统、毛细管电泳/芯片-电化学/电致化学发光检测系统中的相关应用。最后展望了该技术的发展趋势。     

异黄樟油素在铂电极上电氧化及原位拉曼光谱

利用循环伏安法(CV)研究了异黄樟油素在铂电极上的电氧化行为,当在－0.55～1.95 V（vs Ag/AgCl电极）电位范围内进行扫描时,其CV图有两个氧化峰和一个还原峰出现;比较了异黄樟油素和黄樟油素这对异构体在铂电极上的电氧化行为;探讨了异黄樟油素在铂电极上的电氧化反应机理.同时,通过开展原位表面增强拉曼光谱实验,确定了异黄樟油素的电氧化发生在烯丙基的碳碳双键上.     

普鲁士蓝纳米修饰电极的制备及表征

采用激光加热拉伸的方法制备铂纳米电极,并通过交流电刻蚀的方法制备纳米孔电极,在这两种电极上可通过电化学方法原位合成单颗普鲁士蓝微晶. 结果表明,普鲁士蓝微晶在纳米微孔电极上的机械附着强度增强. 这种方法可用于制备纳米修饰电极或研究功能微晶体材料的电化学性质.     

一氧化碳在硫修饰铂电极上的吸附与电氧化研究(英文)

吸附硫通常被认为是表面化学反应毒物,然而少量的硫能够增强铂的一氧化碳(CO)电氧化活性.本文利用常规电化学手段及表面增强拉曼光谱研究了CO在硫修饰的铂表面的电氧化.对于溶液中的CO,其在硫修饰铂电极上的起始氧化电位最多可以比非修饰电极负移超过300 mV,而且在硫覆盖度低于0.6的条件下电位负移量随覆盖度增加而增大.这一电催化活性的增强也受溶液pH值的影响.在低硫覆盖度(小于0.3)下,吸附态的CO电氧化峰值电位比非修饰铂电极负移约40 mV.然而,在高硫覆盖度下,其峰值电位比非修饰铂电极正移近30 mV.表面增强拉曼光谱显示共吸附硫使Pt—CO振动频率显著红移.作者认为这些结果是由于吸附硫弱化Pt—CO键及阻化CO在铂表面的移动引起的.     

金属线电极分形生长的模拟

电沉积金属过程中,阴极沉积的金属边缘会出现包括枝晶生长在内的许多复杂形态,这会严重影响电沉积产品的质量和加工过程中的电流效率. 对枝晶分形生长的过程以及形貌进行研究,可以实现对沉淀物的可控生长. 本研究使用Python和Matlab软件相互结合,基于扩散限制凝聚（DLA）模型,建立平行线电极电沉积的模型. 通过分析不同粒子数、沉积概率、电极间距、运动步长、定向漂移条件下的分形生长的变化规律,以及模拟参数与实际电沉积因素对分形生长影响的内在联系,发现只要合理控制模拟的粒子数、沉积概率、线电极间距、运动步长、定向漂移概率参数即可与实际电化学体系的浓度和沉积时间、还原概率、两极间距、温度和电压、电极的相对位置和形状一一对应,从而模拟得到跟实际电沉积接近的分形图,最终可实现对分形生长的可控操作,对分形生长在工业电沉积等方面应用有很大的意义.     

氢电极反应绝对电极电位的表达式

本文将量子电化学热活化理论的氢电极反应的电子传递条件式在紧密双电层中展开,得到该电极反应的绝对电极电位表达式。     

Sn/Cu电极电化学还原CO2的研究

采用电沉积法制备Sn/Cu电极,由SEM观察并研究了电沉积电流密度对电极形貌的影响.在碱性三电极体系中考察了Sn/Cu电极对析氢、CO2还原的影响.发现10 mA.cm-2和15 mA.cm-2电沉积电流密度下制得的电极活性较高,尤以15 mA.cm-2时电极性能更佳,并指出了电还原CO2关键材料的结构特性.     

镀Pd的GC电极上HCOOH的电催化氧化

在玻璃碳 (GC)基底上电沉积Pd ,应用SEM观测Pd沉积层的表面形貌 ,用循环伏安法研究了Pd/GC电极上HCOOH在HClO4溶液中的电氧化行为 .结果表明 ,Pd的电沉积条件影响电极的催化性能 .在高电流密度下制得的Pd/GC电极对HCOOH的电氧化具有比纯Pd电极更高的催化活性 .当电极表面生成PdO时 ,HCOOH被电氧化的活性很低 ,而在PdO还原后生成的Pd表面 ,HCOOH的电氧化显示极高的活性 .本文还讨论了Pd(Ⅱ )离子对HCOOH电氧化过程的影响 .     

吸附原子电催化机理的研究——铂单晶(100)晶面上Pb、Cd吸附原子在甲酸电氧化中的助催化特性

七十年代以来,大量文献报道了某些金属原子的欠电位吸附(UPD)对电催化剂特性的影响.一个典型的例子是甲酸氧化中Pt电极上Pb~(2+)的UPD可增强电催化活性.已知甲酸在铂电极上可经两条平行途径氧化至CO_2,     

纳米多孔Pt,PtRu及PtRuIr催化剂的电化学FTIR光谱之比较(英文)

近年来,致力于Pt基电催化剂在燃料电池中的应用已取得显著成果.但随贵金属(如Pt)成本的增加,提高催化剂的活性以及降低负载量的需求也日益迫切.为此,作者合成并比较了纳米多孔Pt,PtRu及PtRuIr3种电催化剂.以扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征水热法制得的纳米多孔电极.CO汽提实验和甲醇氧化反应测试上述纳米多孔材料的电催化活性.结果表明,添加Ir极大改善纳米多孔PtRu的活性.采用现场电化学FTIR光谱技术研究纳米多孔Pt,PtRu及PtRuIr电极上的甲醇氧化反应,以进一步揭示这种显著增强效应的成因.     

电化学阻抗谱法研究温度对三维多孔Cu6Sn5合金电极嵌锂过程的影响

采用氢气泡为动力学模板电沉积获得多孔铜,通过热处理增强其结构稳定性,并以该多孔铜为基底电沉积获得三维多孔Cu6Sn5合金电极.采用循环伏安法研究了三维多孔Cu6Sn5合金电极的嵌/脱锂电位.采用电化学阻抗谱研究了三维多孔Cu6Sn5合金电极在不同温度下的首次嵌锂过程.结果显示,在主要的嵌锂区间内,三维多孔Cu6Sn5合...     

Pt纳米粒子修饰的多孔硅电极的制备及其电催化性能

通过循环伏安法电沉积使直径约为7 nm的Pt纳米粒子均匀地分散于多孔硅表面, 拟用作微型质子交换膜燃料电池的催化电极. 与刷涂法相比较, 电沉积Pt纳米粒子的多孔硅电极(Pt/Si)呈现出高的Pt利用率和增强的电催化活性. 当Pt载量为0.38 mg•cm−2时, 其电化学活性比表面积高达148 cm2•mg−1, 是刷涂相近质量的纳米Pt/C催化剂的多孔硅电极Pt-C/Si的2倍多；该修饰电极对甲醇氧化也呈现了增强的催化性能和好的稳定性, 在0.5 V(vs SCE)极化1 h后电流密度为4.52 mA•cm−2, 而刷涂了相近Pt量的Pt-C/Si电极的电流密度只有0.36 mA•cm−2.     

铂-金纳米粒子/半胱氨酸修饰玻碳电极的制备及电化学性质研究

利用电沉积法制备了Au-Pt/Cys/GC修饰电极,采用场发射扫描电镜对制备的修饰电极进行了表征。采用循环伏安法(CV)对修饰电极电化学性质进行了研究,考察了电沉积时间和电位对修饰电极制备的影响,探讨了修饰电极对甲酸氧化的电催化作用。实验结果表明,Au-Pt/Cys/GCE较其它电极的电位差增大,峰电流增强,对甲酸氧化具有良好的电化学催化能力。此外,该修饰电极具有良好的稳定性和重现性,可望用于实际样品中甲酸的测定。     

磷钼酸修饰的铂电极对二甲醚氧化的电催化作用

利用循环伏安扫描法制备了磷钼酸(H3PMo12O40)修饰的铂电极.在制备修饰电极时,随着扫描次数的增加,磷钼酸的氧化还原峰电流增大,但最终获得稳定的重现性好的磷钼酸修饰的铂电极.通过循环伏安法研究了该修饰电极对二甲醚氧化的电催化反应.结果表明,与未修饰的铂电极相比,磷钼酸修饰的铂电极电催化氧化二甲醚的起始氧化电位负移50 mV,氧化峰电位负移35 mV,氧化峰电流密度提高了1.86倍,这表明修饰电极的电催化活性有了很大的提高.同时,电位负扫时,二甲醚在425 mV(vsSCE)处出现氧化峰,表明二甲醚在修饰电极上的电氧化机理可能发生了改变.实验还发现,制备修饰电极时,降低扫速会提高还原物质杂多蓝的吸附量,但过多的修饰物质会降低铂的活性位数目,反而降低了对二甲醚氧化的电催化作用.     

涂膏热解法制备钛基Sn、Sb氧化物电极

研究了涂膏热解法制备Ti/Sn、Sb氧化物电极的新工艺，考察了SnCl4、SbCl3加入量和烧结温度对电极寿命和析氧电位的影响，并对电极进行了SEM、EDS、XRD测试.结果表明，在涂层厚度相近时，涂膏法制备的电极与热解法相比，具有表面氧化物分布均匀和TiO2不易裸露的优点，从而提高了析氧电位，延长了电极寿命，使电极具有很高的电催化活性和电化学稳定性.     

新型铜配合物修饰热解石墨电极上的氧电催化还原

 采用新型单核铜配合物高氯酸咪唑N-2-羟基乙基二乙烯三胺合铜(Ⅱ)(Cu［L(ImH)］(ClO4)2)修饰热解石墨(PG)电极表面制得了Cu［L(ImH)］/PG电极,并采用循环伏安法和电位阶跃实验研究了该电极对氧的催化还原作用. 结果表明,该电极在中性和碱性条件下对氧气的催化还原具有良好的稳定性,还原峰电流随电位扫描速度的增大而增强,Ip～v1/2呈线性关系. 根据电位阶跃实验的I～t-1/2曲线,计算出电极反应的电子转移数约为4, 推断氧气在该电极上的还原是经历了4电子过程还原为水,催化机理属于混合控制的ECE (E电极反应, C化学反应)过程.     

碳糊电极电位滴定法滴定氯(Ⅰ)

氯元素是人体液中重要组成部分,Cl~-浓度对人体健康有很大影响.因此,国际上饮用水质标准为含Cl~-200mg/L.目前碳糊电极广泛应用于有机物的测定,但测无机离子的工作尚少,还没有人用碳糊电极作为滴定氯离子的指示工具.目前传统电分析方法是Ag电极为指示电极,但银电极价格较贵.本文首次采用碳糊电极(不含活性物质)电位滴定Cl~-,终点电位变化明显、直观.     

Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti的制备及其电催化水分解性能

以钛网为基底,采用电沉积法制备了Ni-Fe/Ti析氧电极,然后将得到的Ni-Fe/Ti电极通过固相硫化制备了Ni-Fe-S/Ti析氢电极. 分别考察了电沉积液中Ni ²⁺/Fe ³⁺离子摩尔浓度比和硫脲加入量对Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti结构和电化学性能的影响. 结果表明,随着电沉积液中Ni ²⁺含量的增加,Ni-Fe/Ti电极析氧性能先增强后减弱,Ni9Fe1/Ti电极具有最好的析氧性能;随着硫脲加入量的增加,Ni-Fe-S/Ti电极析氢性能呈现先增强后减弱的趋势,Ni9Fe1S0.25/Ti电极具有最好的析氢性能. 在50 mA·cm ^-2下,Ni9Fe1/Ti电极的析氧过电位为280 mV,Ni9Fe1S0.25/Ti电极的析氢过电位为269 mV,且均具有很好的稳定性. 将Ni9Fe1/Ti与Ni9Fe1S0.25/Ti分别作为阳极和阴极进行电催化全水分解,电流密度达到50 mA·cm ^-2所需电势仅1.69 V,表现出很好的全水解催化性能.