铁氰化钆修饰电极的固态电化学及电催化性能

制备了一种新的稀土铁氰化物——铁氰化钆(GdHCF), 并对其进行了表征. 元素分析、EDX和TGA结果表明, GdHCF的计量式为NaGdFe(CN)6•12H2O(在NaCl溶液中制备), 红外光谱结果显示GdHCF晶体中有两种形式的水分子存在, 一种是靠氢键结合的填隙水分子(5个), 一种是与Gd配位的配位水分子(7个)；XPS结果表明GdHCF中铁为+2价, 钆为+3价. 将GdHCF固定到石墨(SG)电极上(GdHCF/SG), 研究了它的固态电化学性能, 其循环伏安曲线上表现出一对良好且稳定的氧化还原峰, 式量电位E0′几乎不随扫速而变化(在10~300 mV•s−1范围内, E0′平均值为(197±3) mV)；并且E0′与支持电解质中阳离子(Na+)活度的对数(lgaNa+)之间呈线性关系, 斜率为54.1 mV, 这一特性关系可用于测定NaCl溶液中Na+的活度. 进一步研究的结果表明, GdHCF对神经递质多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)的电化学氧化均具有催化作用, 催化电流随DA(或AA)浓度的增加而增加.     

细胞色素c在单壁碳纳米管表面的固定、直接电子转移及电催化

应用吸附法将细胞色素c(Cytoc)固定在单壁碳纳米管(SWNT)表面.红外光谱(IR)显示被固定的Cytoc能保持原有的空间结构,没有发生变性.循环伏安测试表明,Cytoc在SWNT表面能发生稳定的直接电子转移,其i~E曲线上出现一对良好的、几乎对称的氧化还原峰.式量电位E0’基本不随扫速的增加而变化(在20 mV~120 mV/s的扫速范围内,E0’平均值为0.165±0.001V).实验同时给出,吸附在SWNT表面的Cytoc仍能保持其对H2O2电化学还原的生物电催化活性.     

铁氰化钆修饰电极的制备及表征

应用电化学循环扫描法于玻碳电极表面沉积并形成铁氰化钆修饰电极(GdHCF/GC),扫描电镜(SEM)显示,有两种大小和外形明显不同的颗粒状GdHCF附着在电极表面.红外光谱表明,GdCHF的C≡N弯曲振动吸收峰出现在2062.5 cm-1处.循环伏安法测试表明,在0.2 mol/L NaC l溶液中,GdHCF/GC电极出现两对氧化还原峰,扫速为20 mV/s时,其氧化还原峰的式量电位分别为E0’(I)=192.5 mV和E0’(II)=338.5 mV.研究了不同支持电解质对GdHCF/GC电极电化学性能的影响,GdHCF对Na+离子有优先选择性.     

1,2-萘醌修饰的碳纳米管对β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸电化学氧化的催化作用

将具有电活性的1,2-萘醌(1,2-naphthoqu inone,Nq)分子修饰到碳纳米管(CNT)表面形成Nq-CNT纳米复合体,用紫外可见(UV-V is)和红外光谱等方法对Nq-CNT进行了表征,结果表明Nq不仅能快速、有效地修饰到CNT表面,而且还能有效地改善CNT在水溶液中的分散性能。循环伏安结果显示,与GC电极相比,CNT能显著提高Nq的氧化还原峰电流,其伏安曲线上表现出一对几乎对称的氧化还原峰,式量电位E0′几乎不随扫速而变化。进一步的实验结果表明,Nq和CNT对β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的电化学氧化具有协同催化作用,与CNT或Nq相比,Nq-CNT具有较高的电催化活性,能使其氧化过电位降低超过510 mV。本研究对碳纳米管功能化方法具有简单、电极制作容易以及催化效率高等优点。     

碳纳米管的快速功能化及电催化

将耐尔兰(Nile Blue, NB)分子修饰到碳纳米管(CNT)表面形成NB-CNT纳米复合体, 谱学结果表明, NB不仅能快速、高效地修饰到CNT表面, 而且还能有效地改善CNT在水溶液中的分散性能. 将NB-CNT修饰到玻碳(GC)电极表面制备了NB-CNT/GC电极, 循环伏安结果显示, 其伏安曲线上不仅表现出一对良好的、几乎对称的NB单体的氧化还原峰, 式量电位E⁰'几乎不随扫速而变化[其平均值为(－0.422±0.002) V (vs. SCE, 0.1 mol/L PBS, pH 7.0)]; 而且还显示出NB聚合体分子的氧化还原峰, E⁰'为－0.191 V (100 mV/s时). 进一步的实验结果表明, NB和CNT对NADH(即还原型β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸, 又称还原型辅酶I)的电化学氧化具有协同催化作用, 能使其氧化过电位降低多于560 mV; NB-CNT/GC电极还能较好地响应脱氢酶催化底物氧化过程中体系内NADH浓度的变化. 本文对碳纳米管功能化方法具有简单快速、电极制作容易以及催化效率高等优点, NB-CNT/GC电极有望在制作脱氢酶传感器方面得到应用.