电化学交流阻抗技术表征自组装多层膜

采用电化交流阻抗技术对一种新型电极表面修饰的自组装多层膜进行表征,通过阻抗谱分析,得出电荷传递电阻和双电层电容与膜层数的关系,证明该多层膜随数增加具有均匀增长,结构致密等特性.     

自组装金团簇电极库仑台阶现象和电化学阻抗谱研究

采用示差脉冲伏安法研究了自组装单层保护金纳米团簇(C8AuMPC)在常温下二氯甲烷溶液中的量子化电容充电效应. 研究结果表明, 该团簇在-0.8~0.8 V 电位范围内有4 对明显的量子化电容充电峰. 同时采用电化学阻抗谱对C8AuMPC修饰金电极体系的界面结构进行了表征, 研究结果表明, MPC自组装层存在两个界面, 即金电极-MPC层界面和MPC层-溶液界面; 这两个界面的界面电容在MPC的零电荷电位(ca.-0.2 V)附近均基本保持不变, 随着电位正移或负移到一定程度, 界面电容发生变化. 进一步利用双隧道结金属岛库仑阻塞效应理论讨论了已有报道中对MPC量子化电容充电的理论分析结果, 并证明电化学阻抗谱也是研究MPC量子化电容充电效应的有效方法. 另外, 用示差脉冲伏安法及循环伏安法研究了电活性物种二茂铁对C8AuMPC量子化电容充电的影响, 发现溶液中的电活性物种对MPC层-溶液界面的电子传递的贡献可以忽略, 表明该界面的电子传递主要发生在纳米粒子之间.     

金电极上β-环糊精单层膜的组装与表征

采用分步组装法将合成的β-环糊精对甲苯磺酸基衍生物(oTs-β-CD)直接与组装在金电极上的半胱胺于80℃下反应24小时以上，成功地制得β-CD单层膜修饰电极(SAM-β-CD)。分别用循环伏安法(CV)、X-射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对该修饰电极进行了表征。实验结果表明，所制得的SAM-β-CD修饰电极对铁氰化钾(K3[Fe(CN)6]，和氢醌(QH2)表现出有效的主客体响应，并具有良好的稳定性。其制备方法简单、操作方便、成功率高。     

基于活性金电极上硫代水杨酸自组装单分子层的电化学表面增强拉曼光谱

采用原位电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)研究了硫代水杨酸(TSA)吸附在活性Au电极表面的自组装单分子层(SAMs).TSA在活性Au表面的化学吸附及不同酸碱度下的TSA浸饰单层膜的SERS光谱,表明随pH值的增加,峰强呈现2个不同的下降阶段.通过EC-SERS考察不同电富集时间和电位的影响,显示在酸性介质和0.7 V及70 s富集时间下,可以获得最大EC-SERS信号,并随着电位负移,信号逐渐减弱,直至基本消失,表明TSA分子在Au表面排布状态会随外加条件的改变而发生变化.通过计算TSA在不同pH值下的分布分数以及探针分子在不同电位下的增强因子(EF),结合SERS和EC-SERS的变化走势对比,得出TSA在活性Au表面自组装形成单分子层/膜的机理,指出由于TSA不同的电化学吸附取向,以及高负电位下的还原/脱附作用,使得Au表面拉曼活性降低,造成EF显著减小,不可逆地失去了SERS的活性.     

N-Boc-APT合成及其自组装修饰金电极电化学行为

以L 苯丙氨酸为原料经还原反应得到氨基醇,再用Boc基团对中间体进行氨基保护得到(S) 3 苯基 2 叔丁氧羰基氨基 1 丙醇,甲磺酰化后与硫代乙酸钾在DMF中反应得到(S) 3 苯基 2 叔丁氧羰基氨基 1 丙硫醇乙酸酯,再脱除乙酰基后得到目标产物(S) 3 苯基 2 叔丁氧羰基氨基 1 丙硫醇(N Boc APT).分别应用红外光谱、核磁共振对中间体和目标化合物进行表征.同时,利用自组装技术将N Boc APT修饰于金电极表面,并测定其相关的电化学性能;此外,还将金纳米粒子组装在上述修饰电极上,并研究亚甲基蓝于该修饰电极的电化学行为.结果表明,金纳米粒子对该电极过程具有促进作用.     

SEC1酶免疫电极免疫反应的AFM和电化学方法研究

将一种肠毒素抗体共价耦联于自组装的金电极表面 ,利用原子力显微镜识别抗原抗体在多种实验条件下的形貌并通过统计数据进行定量分析 .用作控制实验的是非特异性牛血清白蛋白(BSA)抗原以及低浓度的SEC1抗原 .另外 ,酸性溶液可以打破抗原与抗体之间的结合从而使得生物电极可以被重复使用 .电化学实验支持了AFM的测试结果     

生物素衍生物自组装膜制备及其覆盖度的电化学测定

利用循环伏安法和电化学交流阻抗谱研究了MBDA/Au,MBTA/Au,TBDA/Au,TBTA/Au修饰电极以及MBDA与DT混合自组装/Au、TBTA与DT混合自组装/Au修饰电极的覆盖度。结果表明这些自组装膜在金电极表面的覆盖度均比较高,达到99%以上;对同一类修饰电极,混合自组装膜的覆盖度高于单组分自组装膜的覆盖度,混合自组装体系的覆盖度随着DT比例的增加而增加;同类物质,长链化合物在金表面的覆盖度大于短链化合物,含二硫键的化合物与金电极的键合能力比含一个巯基的化合物键合能力强。     

邻氨基酚在硫堇分子自组装膜修饰金电极上的电化学行为及其测定

在 0 .0 5 mol/L p H4.2的 HAc- Na Ac- PHP(邻苯二甲酸氢钾 )缓冲溶液中 ,用硫堇分子自组装膜修饰金电极对邻氨基酚的电化学行为进行了初步研究。研究发现 ,邻氨基酚在 - 0 .1 V左右出现一可逆氧化还原峰 ,在 0 .38V( vs.SCE)左右产生一阳极峰。两峰均由邻氨基酚的氧化还原引起 ,较正处的阳极峰表现出吸附波的性质 ,该峰较灵敏 ,适于伏安测定。该峰的峰电流与邻氨基酚的浓度在 1 .0× 1 0 - 6 ～ 5 .0× 1 0 - 4mol/L范围内呈线性关系 (相关系数 r =0 .9991 )。该方法可用于邻氨基酚含量的测定     

辅酶Q在CPT自组装修饰电极上的电化学行为及其分析应用

采用自组装方法制备了卡托普利(CPT)修饰电化学传感器,并对其在金电极表面形成的单分子膜进行了表征。循环伏安试验结果表明,辅酶Q在CPT修饰电极上能发生准可逆的电化学反应。该传感器对辅酶Q测定具有良好的响应,测定范围为5.0×10-6~6.0×10-5mol.L-1,检出限为2.0×10-6mol.L-1,异相电子传递速率常数ks为5.4×10-3cm.s-1。对CPT修饰膜的稳定性进行考察,讨论辅酶Q发生电化学反应的异相电子传递速率常数ks及其影响机制。     

界面可控硫醇SAMs纳米金修饰金电极的电化学行为研究

在裸金电极上自组装不同比例的4,4’-二甲基联苯硫醇(MTP)和硫辛酸(TA)混合液,形成自组装膜(MTP+TA/Au SAMs),再修饰纳米金,制得纳米金混合巯基修饰金电极(AuNPs/MTP+TA/Au)。研究了纳米金混合巯基修饰金电极的电化学行为和阻抗行为,结果表明电极表面pH值的改变对电极表面的电子转移有重要影响。对葡萄糖传感器的制备条件、测定条件、抗干扰能力等进行了讨论,结果表明修饰电极的微结构和微环境有必要进一步研究。     

磷钼钨杂多酸-L-半胱氨酸自组装膜电极的电化学性质

磷钼钨杂多阴离子通过分子间静电作用吸附在L-半胱氨酸自组装单分子膜修饰金电极表面,制备了磷钼钨杂多酸-L-半胱氨酸自组装超分子膜电极,探讨了成膜条件.采用循环伏安(CV)、计时库仑(CC)、水平衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)表征了膜的组成及电化学性质.实验发现,该膜电极在1.0 mol•L－1H2SO4溶液中,于0.8～－0.2 V(υs SCE)间CV扫描出现3对稳定、可逆的氧化还原峰,计时库仑法计算了薄膜内的电子传递系数D为 2.64×10－7 cm2•s－1,初步探讨了膜电极的氧化还原性能.     

Microelectrode Combinations of Gold and Polypyrrole Enable Highly Stable Two-electrode Electrochemical Impedance Spectroscopy Measurements under Turbulent Flow Conditions

An electrochemical impedance spectroscopy (EIS) sensor design is proposed based on a standard interdigitated electrode layout in which the smaller working electrode consists of gold (Au) whereas the larger combined counter and reference electrode is coated with a porous layer of polypyrrole (PPy) doped with polystyrene sulfonate (PSS) (PPy : PSS). Each electrode material was first characterized by EIS in a standard 3-electrode setup with subsequent spectra fitting by a modified Randles equivalent circuit. The differences in the spectra obtained by the PPy : PSS coated electrodes can be explained by an increased electroactive surface area due to the porous polymer film. The changes in morphology of the film are discussed with respect to the evolution of the elements of the electric equivalent circuit. When applying the Au/PPy : PSS electrode combination to a standard 2-electrode arrangement, the enlarged highly electroactive surface area of the PPy : PSS coating lowers the interfacial impedance in a way that mainly the gold working electrode contributes to the overall system impedance. Therefore, obtaining reproducible EIS signals depends only on the electrode's open-circuit potential (OCP) and on additional adsorption events at the gold electrode/electrolyte interface. We present a protocol for microelectrode coating with PPy : PSS, which enables highly stable 2-electrode EIS experiments without the need of a reference electrode. This combination is believed to be very useful if an integration of sensing electrodes inside Micro Total Analysis Systems is aspired.     

玻碳电极电化学活化的原位FTIR反射光谱研究

用电化学原位FTIR反射光谱法研究了玻碳电极电化学活化过程中表面含氧功能团的生成及其表面过程。结果表明,该电极在高电位下氧化时生成了表面含氧功能团,并有一部分进一步氧化成CO_2,表面类醌基在随后的循环伏安扫描过程中部分转化成酚基,最终形成稳定的表面氧化还原对。表面类醌基同羟基之间存在强的氢键相互作用。     

In Situ FTIR Spectroscopic Study of Electrochemical Adsorption of Phosphate Ions on Gold

Infrared reflection-absorption spectra for primary, secondary and tertiary orthophosphate anions on a gold electrode in aqueous solution were studied by in situ FTIR spectroscopy. The spectra show that H2PO4- , HPO ions do not interact with the electrode surface as strong as PO do. According to the surface selection rule, we deduce the modes of adsorption of these anions on the electrode from these spectra. The experiment also confirms the affection to adsorption of ion on the electrode due to ion-migration into thin-layer cavity.     

两种二茂铁巯基化合物的合成表征及其修饰金电极电化学性质的研究

通过二茂铁甲醛与两种胺在无水乙醇中缩合,合成了两种新型的含有巯基的二茂铁基的Schiff碱,同时研究了两种新型二茂铁巯基化合物修饰金电极的电化学性质.     

循环伏安和现场FTIR反射光谱研究甲醛在金电极上的氧化

The electro-oxidation of formaldehyde on a gold electrode in a gold electrode in a solution containing 0.1mol •L -1 Na2CO3＋0. 1mol•L - 1NaHCO3＋0. 1 mol•L - 1 HCHO was investigated by cyclic voltammetry and in -situ FTIR spetroscopy . The experimental results demonstrated that the oxidation of formaldehyde at different potential range connected with different surface species of gold. At lower potentials, the main product of formaldehyde oxidation was HCOO-, and at higher potentials, the products HCOO- and CO2 were detected simultaneously. From the results, a possible reaction mechanism was proposed.     

紫外光照下纳米TiO2电极的电化学行为

通过电沉积方法制备了纳米TiO2薄膜电极，应用循环伏安和交流阻抗技术研究了TiO2电极在253.7 nm的紫外光照射下的电化学行为.结果表明, TiO2薄膜电极的循环伏安图在＋0.15 V处出现新的氧化峰,交流阻抗谱的半圆明显减小，电极的开路电位在有光和无光的情况下呈现规律变化.实验证实在紫外光照射下电极表面有新物种Ti3＋生成，但光生Ti3＋不稳定.     

二甲醚在Pt电极上吸附和氧化的循环伏安和原位FTIR光谱研究

运用电化学循环伏安法(CV)和原位傅立叶变换红外(FTIR)反射光谱, 研究了不同pH值溶液中二甲醚(DME)在Pt电极上的解离吸附和氧化过程. 稳态CV结果给出, 在0.1 mol·L-1 H2SO4溶液中, 当电位处于0.05-0.35 V (vs RHE)区间, 约70%的Pt表面位被DME的解离吸附产物占据. DME电氧化反应的活性随pH值增加而下降, 在0.1 mol·L-1 NaOH溶液中, 氢的吸脱附几乎不受抑制且观察不到明显的氧化电流, 表明DME醚键上氧原子的质子化是其发生解离吸附和氧化的必要条件. 原位FTIR光谱研究给出DME解离吸附和氧化过程的分子水平信息, 指出DME在低电位区间解离生成线型吸附态CO(COL)毒性中间体. 当电位高于0.55 V(vs RHE)时, COL开始氧化为CO2; 在0.75-1.00 V(vs RHE)的电位区间则可同时发生经活性中间体(HCOOH)的氧化过程.