电化学石英晶体微天平的应用

电化学石英晶体微天平（EQCM）即石英晶体微天平（QCM）与电化学检测相结合的测试技术。电化学石英晶体微天平以其简单、快速,可以在纳克级水平上对活性物质在石英晶振片上发生的沉积、吸附或溶解等过程进行动态检测等优势而成为表界面反应研究的有效手段之一。由于EQCM测试技术为原位测试方法,可以实现在线实时监测,利用其高精度和高灵敏度可以进一步对表界面上发生反应的过程及深层次的机理进行分析。本文就EQCM在电化学、生物医学及油田化学等领域以及研究机理及动力学等方面的应用进行了总结阐述,提出了EQCM的研究新方向以及发展中面临的问题。     

电化学石英晶体微天平及其应用

本文介绍了ＥＱＣＭ的原理及其应用，探讨了ＥＱＣＭ在生物大分子，纳米技术方面的应用，详细介绍了ＥＱＣＭ在气味检测，金属电沉积、药物分析等方面研究的优点和ＥＱＣＭ的发展前景。     

电化学石英晶体微天平的近期应用进展

本文对近几年来电化学石英晶体微天平（EQCM）在吸附，膜的形成，腐蚀和电沉积等方面的应用进行了概述，并对其应用现状和前景进行了分析。     

新型宽频自适应石英晶体微天平测量方法

针对目前石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器所存在的对晶体切割工艺要求过高,测量参数不够全面等问题,在正交解调法的基础上,提出了一种在较宽频率范围内具有自适应功能,测量频率分辨率高,并且可同时连续获取谐振频率和耗散因子D的测试方法。实验表明:室温下,频率测量自适应范围在1~9 MHz且频率分辨率小于1 Hz;随着工作电极聚丙烯酸(Poly acrylic acid,PAA)膜厚度的均匀叠加,测得范围内各晶体频率偏移呈线性变化;随着不同溶剂挥发,D因子测量结果在时间轴上连续有效。与传统方法相比,本方法具有耗材成本低,获取参数丰富等优点。     

耗散型石英晶体微天平在生物医用高分子材料中的应用

石英晶体微天平(QCM)是一种基于石英晶体压电效应的分析检测技术,可实时在线提供石英晶体表面吸附层质量、厚度、粘弹性等信息,由此获得表面分子相互作用关系。 耗散型石英晶体微天平(QCM-D)因其独特的对粘弹性的解析,使其在高分子材料中的应用迅速发展,尤其是生物医用高分子材料领域,已用来评价生物医用高分子材料的表界面相互作用,力学和生物相容性等。 本文简单介绍了耗散型石英晶体微天平的基本原理及理论模型,重点综述了近几年QCM-D在高分子链构象、蛋白质吸附、生物大分子相互作用、药物释放以及水凝胶中的应用,并且展望了QCM-D的未来发展趋势。     

石英晶体微天平中耗散与阻抗分析法的统一

石英晶体微天平仪（quartz crystal microbalance,QCM）就是通过检测物质在石英晶片表面上吸附前后石英晶片共振性能的变化以得到吸附物质的量和一些物理性能。石英晶体微天平仪具有非常高的灵敏度,可以测到纳米级的薄膜厚度变化和纳克级的痕量物质质量的变化,广泛应用于科学研究各个领域中,特别是薄膜质量、厚度的测量,生物、化学传感器以及微量物质在表面的吸附过程研究。     

石英晶体微天平的新进展

石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）是一种对界面变化敏感的仪器,它已经在物理、化学、生物学、药物学、临床医学、环境科学等学科的界面问题研究中得到了一定的应用.然而,QCM在液相下的应用和推广一直受限于QCM数据定量解释的困难.为此,科研工作者发展了多种高级的QCM,比如带阻抗分析功能的QCM（impedance QCM,i-QCM）或带能量耗散监测功能的QCM（QCM with dissipation,QCM-D）,同时还发展了许多相应的理论模型.但是,对于多数生物、化学工作者来说,这些理论过于复杂.这极大地限制了QCM的推广和潜力发挥.本文以我们小组在QCM方面的研究工作为线索,对已报道的分析方法、模型和方程按5类应用条件进行了整理,给出了明确的界定标准：它们是：1,固-气界面;2,牛顿流体;3,固-液界面的薄膜;4,固-液界面厚膜;5,固-液界面超厚膜.对于每一类情况,我们将用通俗易懂的语言描述如何对QCM数据进行简化却又保证研究精度需要的定量分析.对于液态环境下的QCM数据的分析,我们着重介绍了＂固化水层＂模型,该模型允许QCM在一定的条件下成为一把＂分子尺＂,工作范围从几个纳米到数百纳米.该分子尺在多个创新界面问题研究中得到很好的应用.最后,我们从理论上分析了QCM作为生物传感器的先天缺陷--因基于面均质量检测的原理,QCM技术对溶液中蛋白的检测下限仅在1μg mL-1数量级.进一步,我们探索了QCM的发展方向和潜在应用领域,希望籍此能进一步推广QCM在各个学科界面问题中的研究应用.     

电化学石英晶体微天平应用研究和背景扣除

基于用循环伏安法研究非理想可逆体系时,电极本身的氧化峰电量与还原峰电量存在一比值。据此建立了一种用于电化学石英晶体微天平应用研究的背景扣除新方法。用这种方法研究了腺嘌呤、腺苷、腺苷一磷酸在金电极上的电化学氧化行为。结果表明:3种活性分子均能在1.2V左右氧化,对应的氧化电流大小顺序为:腺嘌呤>腺苷>腺苷一磷酸,氧化过程的电子转移数为6。     

电化学石英晶体微天平研究普鲁士蓝修饰电极

石英晶体徽天平(Quartz Crystal Microbalance,简称QCM)是一种非常灵敏的质量传感器,其检测能力可达ng级。QCM在化学中的早期应用是检测大气中的徽量成分,目前仍较活跃。由于石英压电晶体浸入溶液后在晶体/溶液界面存在较大的能量损失而不能够稳定振荡,致使QCM的应用较长时间局限于气相。八十年代初石英压电晶体在液相中的振荡终获成功,开辟了QCM应用的一个全新领域。液相中振荡成功后,QCM很快应用于电化学研究。目前已发展成为一种全新的电化学传感器——电化学石英晶体微天平(EQCM),并已用于金属电沉积、电化学腐蚀、电分析等方面的研究。     

一种通用型电化学石英晶体微天平电解池的设计

电化学石英晶体微天平(EQCM)同时结合了电化学检测的高灵敏度和石英晶体微天平(QCM)可实时检测电极表面质量变化及阻尼的特点,在电化学研究中具有非常好的应用前景,已得到越来越广泛的应用.本文设计了一种通用型的EQCM电解池,用恒电流电沉积铜的方法测定了QCM Pt电极的质量灵敏因子Cf,分析了Cf实验测定值与理论值偏差的原因,并讨论了在所设计的EQCM电解池中QCM Pt电极的使用范围,为进一步开展EQCM的应用研究提供可靠的基础.     

耗散型石英晶体微天平实时监测氧化损伤红细胞与内皮细胞的粘附

红细胞与血管内皮细胞之间的粘附作用研究对揭示心血管疾病的发病机制具有重要意义。在病理状态下,红细胞的氧化损伤会使胞膜糖蛋白受体中的唾液酸含量下调以及细胞粘弹性质的改变,导致红细胞与血管内皮细胞的黏附性增强。基于唾液酸与3-氨基苯硼酸具有特异性识别作用,本研究采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)建立了一种实时监测氧化损伤红细胞与内皮细胞之间粘附的新方法。以H₂O₂氧化损伤红细胞为研究模型,通过QCM传感器实时监测红细胞粘附过程频率和耗散因子的变化,评价其氧化损伤程度。结果表明,随着H₂O₂浓度增加,QCM频率和耗散因子变化值均随之减小,表明红细胞的粘附与H₂O₂浓度和红细胞的氧化损伤程度呈负相关。为了模拟血管内环境,将血管内皮细胞固定于芯片界面,采用QCM实时监测其与红细胞的粘附,结果表明,随着红细胞损伤程度增加,细胞间的黏附逐渐增强。本研究建立了一种简便、免标记、高灵敏、可实时监测细胞间粘附并评价细胞氧化损伤的新方法,拓展了QCM技术在生物体系细胞功能研...     

鸟嘌呤、鸟苷、鸟苷酸的电化学石英晶体微天平研究

利用电化学石英晶体微天平(EQCM)研究了鸟嘌呤、鸟苷和鸟苷酸在金电极上的电化学行为.结果表明,三种生物活性分子均能在1.1V电位被氧化,对应于它们所含的共同基团嘌呤环中CN键的氧化,根据氧化反应电量和质量的变化,求得电子转移数为4.氧化电流的大小次序为鸟苷酸>鸟苷>鸟嘌呤,这可能与三者在电极上的吸附量不同有关.     

便携式智能多道石英晶体微天平的研制与应用

研制出一种能够用于气相和液相检测的便携式智能型多道石英晶体微天平。对其硬件结构、功能和模块化程序设计思想进行了讨论 ,并且给出了部分应用实验结果。本仪器具有精度高、稳定性好和性能、价格比较优越等优点。传感器阵列中的道数可以在 1～ 4之间进行选择。它为混合物测定和物质反应动力学的研究提供了有力的测试手段     

电化学和石英晶体微天平研究2-巯基苯并咪唑的电化学氧化反应

应用循环伏安研究水相中２－巯基苯并咪唑的电化学氧化过程,考察了ｐＨ值、浓度等的影响,并应用电化学石英晶体天平（ＥＱＣＭ）监测了此氧化成膜的过程。结果表明此反应为一电子过程。结合表面光电子能谱（ＸＰＳ）对此氧化膜进行了初步表征。     

石英晶体微天平分析不同介孔二氧化锰材料的电化学性能

以碳酸锰(MnCO3)为前体,空气氛围下采用不同温度(300℃、350℃、400℃)煅烧, 制备了3种介孔二氧化锰(MnO2)材料,分别与粘结剂混合喷涂至石英晶片作为电极,利用石英晶体微天平(QCM)监测了3种材料在0.1 mol/L Na2SO4溶液中随循环伏安过程的电化学性能变化.分析结果表明,3种材料在首圈循环中都呈现出显著的质量增加,发生了不可逆反应过程; 300℃煅烧制备的MnO2材料具备更好的电化学稳定性和容量保持能力.将300℃, 350℃和400℃煅烧的MnO2各自作为正极与活性炭负极组成超级电容器, 进行充放电测试,首圈均有35％～40％的容量损失; 三者稳定循环时放电容量分别为15.9, 12.9和11.7 mA h/g.QCM的分析与充放电测试结果相一致,表明QCM可用于比较不同介孔二氧化锰材料的电化学性能.     

电化学石英晶体微天平研究界面电场对DNA杂交的影响

采用电化学石英晶体微天平, 现场监测不同界面电场下完全匹配的靶标DNA和不完全匹配的靶标DNA分别与寡聚核苷酸探针分子杂交的过程. 结果表明, 电极表面荷正电时DNA表观杂交效率比电极表面荷负电时高, 但假阳性比较显著; 而电极表面荷负电时能有效地抑制错配杂交. 探讨了引入界面电场后探针分子取向和微观作用力对DNA杂交的影响.     

电化学石英晶体微天平对银电极氧化还原过程的研究

建立了电化学石英晶体微天平（ＥＱＣＭ）－循环伏安联用技术，并以此研究了碱性溶液中银的氧化还原行为。在伏安扫描的同时，现场记录电极表面的质量变化，得到与电流－电势曲线相对应的质量－电势谱。结果表明本体Ａｇ２Ｏ形成之前银溶解和生成表面化合物的过程共存，阴极方向的氧化峰确定是ＡｇＯ的继续生成。在ＡｇＯ还原为Ａｇ２Ｏ的阶段观察到了异常的质量变化，并进行了讨论。     

基于分子印迹技术的丙溴磷压电石英晶体微天平研制

介绍了一种用于检测丙溴磷农药的分子印迹压电生物传感器的构建方法。采用沉淀聚合法合成了农药丙溴磷的分子印迹聚合物,将其固定于石英晶体微天平电极表面构建传感器;采用环境扫描电镜以及原子力显微镜对聚合物形貌、传感器电极表面形貌特征进行分析,并利用传感器对丙溴磷农药进行检测分析,其质量浓度在10~1000 ng/mL范围内,传感器频率改变与丙溴磷浓度之间的响应呈线性关系,线性方程为y=0.139ρ+2.26(r=0.9984)。结果表明,构建的分子印迹压电生物传感器能够对农药进行初步检测,具有较高的灵敏性和较好的特异识别能力。     

电化学石英晶体微天平实时表征和定量检测短序列DNA

利用电化学石英晶体微天平(EQCM)这一灵敏的质量和电化学传感器测定特定序列DNA。应用自组装膜技术在压电石英晶振表面自组装一带羧基的α－硫辛酸单层膜,通过盐酸1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)共价固化寡聚核苷酸为探针,用于测定与其碱基序列互补的DNA。实验中EQCM实时监测了α-硫辛酸的自组装过程、探针固化过程及其与cDNA杂交过程。定量得出了探针固化量及cDNA杂交量。在酸性、中性和碱性条件下,分别对固化和杂交过程进行表征,实验发现探针固化及DNA杂交都受pH影响,本文对此现象进行了解释。同时,利用染料Hoechst33258的电化学活性,使其与双链DNA嵌合,通过测量Hoechst33258的电化学信息进一步验证了DNA杂交关键步骤。     

石英晶体微天平（QCM）及其在电化学研究中的应用

本文文献综述近年来发展起来的石英晶体微天平(QCM)技术的理论、实验方法和它在电化学研究中应用的概况。