聚血红素修饰电极上氧还原的电催化研究

 采用循环伏安法和电位阶跃法,研究了水溶液中溶解氧在聚血红素修饰电极上还原反应的电催化作用．结果表明,还原峰电流随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曲线,计算出电极反应的电子转移数约为2,推断其催化机理属于ECE催化过程．     

肌红蛋白在灿烂甲酚蓝修饰电极上的可逆电子传递反应

利用循环电位吸收法和电位阶跃计时吸收法在薄层电解池中研究了肌红蛋白在灿烂甲酚蓝(BCB)修饰电极上和BCB溶液中的电化学行为。实验表明肌红蛋白可以发生可逆的还原和氧化反应,完全还原和氧化分别需要20和100s, 氧化还原反应的标准速率常数被估算为5.6×10^-^4cm·s^-^1, 并且稳定性很好, 没有蛋白质变性反应发生。用光谱电化学方法测得该反应的标准电极电位和电子转移数与肌红蛋白相符。光电子能谱实验表明肌红蛋白没有吸附在BCB修饰电极上, 对BCB修饰电极促进肌红蛋白的电子转移机理作了初步探讨。     

一种新型双核Cu配合物的电化学性质及其应用研究

本文研究了一种新型平面双核Cu配合物 (deCu)的电化学性质及其修饰电极在水溶液中对半胱氨酸和L_色氨酸的电催化作用 .悬汞电极循环伏安曲线示出 ,在 - 0 .5V和 - 0 .2 5V处显示的还原峰分别对应于配体和配合物中心金属离子的还原反应 .光谱电化学实验进一步表明 :电位价跃至 - 0 .75V时 ,在 4 40nm处出现Cu(Ⅱ )向低价铜的电子跃迁吸收峰 ,而紫外光谱在 2 70和 2 80nm两处出现的吸收峰红移 ,这可能是因为配合物分子氧桥联发生配位形成大偶合体系所致 .利用循环伏安法制备deCu/GC和deCu/石墨碳修饰电极 ,实验表明 ,该修饰电极修饰膜的氧 /还反应为 2电子 2质子过程 ,并对半胱氨酸和L_色氨酸等具有较好的电催化氧化效果     

钯基氧还原反应电极的构筑及其在水处理领域的研究进展

发展氧气还原反应(ORR)的二电子高效电催化剂一直是燃料电池领域的研究热点,但针对具有二电子还原特征且可应用于水处理领域电极材料的研究还处在起步阶段。本综述介绍了近年来二电子还原特征的贵金属电极材料及其在电催化处理水中污染物的研究进展。在Fe~(2+)存在下,Pd基电极材料催化氧气还原合成H_2O_2,间接催化氧化水中有机污染物,实现有机物的矿化降解和水质的净化;Pd基电极催化还原水中有机污染物、无机盐等,将其转化为低毒性、易处理产物并彻底去除;Pd基催化电极的高效电子传导性能增强了水中重金属离子的氧化/还原转化,实现重金属去除。本综述展望了纳米电极材料在水处理应用的机遇与发展方向。     

SOD-PVP/Au电极的电化学行为及对H_2O_2的电催化

以聚乙烯吡咯烷酮K30为电催化剂,羧甲基纤维素为膜固定剂,将超氧化物歧化酶固定在电极上,制备了SOD-PVP/Au修饰电极.采用循环伏安法研究了该修饰电极的电化学行为,在pH7.0 PBS缓冲溶液中于0.305V和0.111V处出现一对明显的氧化还原峰,电极反应是一个受扩散控制的准可逆过程,扩散系数4.71×10~(-7)cm~2/s、异相电子迁移常数5.37×10~(-6)cm/s.修饰电极能够催化H_2O_2的电还原,还原峰电流与H_2O_2浓度在2.0×10~(-6)～2.0×10~(-4)mol/L范围呈线性关系,相关系数R=-0.99042,可用于H_2O_2的电催化检测.     

介孔碳掺杂氮材料-壳聚糖固定漆酶电极的直接电化学行为及化学传感性能

以壳聚糖和介孔碳氮材料共混所得复合物为固定漆酶的载体,将固酶复合物滴涂在裸玻碳电极表面并干燥后,得到固定漆酶基阴极.考察了此电极在不含底物的电解质溶液中的直接电化学行为,同时还研究了其对氧气还原反应的催化性能和电极的长期使用性、重现性和力学稳定性.在此基础上还考察了此电极作为氧气电化学传感器的性能.研究结果表明,介孔碳氮材料-壳聚糖固定漆酶修饰电极能在无任何电子中介体条件下,实现漆酶活性中心T1与电极之间的直接电子转移,而且能在较高的电位下实现氧气的电还原.此电极催化氧还原的起始电位约为860 mV,氧还原的半波电流密度约为78×10-6 A/cm2.这种漆酶基电极的重现性良好且具有优异的长期稳定性,但力学稳定性较差.此电极对氧的传感性能良好:检测限低达0.4 μmol/L,灵敏度高达(67.9×10-6A·L/mmol),具有良好的对氧亲和力(KM =764.0 μmol/L).     

甲醇在Pt-Sn/Pb电极上的氧化行为——Ⅰ.电极催化特性的研究

采用欠电位沉积法,以铅电极作基体制备了负载型Pt-Sn双金属催化电极。应用循环伏安法和电位阶跃法研究了各种因素对该电极的催化活性和稳定性的影响,并应用XPS和AES技术分析了该电极的表面物性。该电极对酸性介质中的甲醇氧化反应显示出高于Pt-Sn/Pt电极的催化活性和稳定性。     

多巴胺在聚中性红修饰碳纤维微电极上的电化学行为

利用电聚合方法制备了聚中性红(PNR)修饰碳纤维微电极.根据循环伏安(CV)、电位阶跃实验结果,得出了多巴胺(DA)在PNR膜中的表观扩散系数D0=7.0×10-9cm2/s、膜表面表观标准电子转移速率常数κ=0.55 cm/s;该电极对DA响应灵敏,对抗坏血酸具有良好的抗干扰能力,可望用于活体中DA的测定.     

碳载氧化锰表面氧还原反应路径研究(英文)

氧还原反应(ORR)是一个复杂的过程,尤其在碱性电解液中,炭载型催化剂表面的ORR路径尤为复杂,因为碳本身可以催化ORR以二电子转移过程发生,产生过氧化氢,继而过氧化氢或者发生化学分解生成氧气(HODR),或者发生电化学还原生成OH(HORR).本文详细研究了ORR在常用氧化锰催化剂表面的反应路径.通过比较HODR和HORR的转换频率发现,尽管利用旋转环盘电极方法得到的表观电子转移数接近4,真实的ORR主要是2电子过程,反应生成的过氧化氢继而大部分发生化学分解生成氧气.该结果有助于理解碱性电解质中炭载型过渡金属氧化物电催化剂对ORR的催化行为.     

电子电镀铜新体系中添加剂对铜电沉积及镀层结构的影响机制

以低主盐浓度、 弱碱性、 复合配位的柠檬酸盐电子电镀铜新体系为研究对象, 阐明了新型添加剂XNS(聚胺类化合物和含氮化合物的混合物)在新电沉积铜体系中的作用. 恒电流沉积实验结果表明, 添加剂XNS能够提高铜沉积的电流效率, 特别是在2.0 A/dm²电流密度下, 添加剂XNS使铜沉积电流效率达到95.4%, 提高了17.5%. 电化学实验的结果表明, 添加剂XNS改变了铜沉积的电极过程, 由原来的两步单电子还原过程 [Cu(Ⅱ)+e→Cu(Ⅰ)+e→Cu]转变为一步两电子还原过程[Cu(Ⅱ)+2e→Cu]. 虽然添加剂XNS呈现促进铜电沉积的特征, 即还原电流增大, 但铜镀层颗粒却更细小、 更致密均匀. 在2.0 A/dm²电流密度下, 铜镀层晶体结构由无添加剂时的(111)晶面重构为高择优取向的(200)晶面.     

FeCo合金纳米电催化剂制备及其性能研究

运用电化学电位阶跃技术,在玻碳基底上制得FeCo合金纳米电催化剂.XRD、SEM和TEM表征结果显示,制备的FeCo合金纳米粒子为单晶,呈立方体形貌,分布较均一,平均粒径65 nm,Fe和Co原子百分比约1∶1.电化学测试结果表明,FeCo/GC电极具有比Fe/GC电极更高的电催化活性,对亚硝酸盐还原的活性是Fe/GC电极的4.7倍.FeCo/GC电极对氧还原也表现出优异的催化性能.     

乙酰半胱氨铜自组装修饰金电极作为生物传感器测定一氧化氮

将铜离子共价键合到自组装在Au电极表面的乙酰半胱胺单分子层上,获得了乙酰半胱胺铜自组装单分子膜修饰电极(CuACYS CME),研究了它的电化学性质,并采用扫描电子显微镜(SEM),X射线荧光仪(XRFS),X射线光电子能仪(XPS)以及循环伏安法(CV)对该电极表面进行了表征。在pH 3.0时,循环伏安图显示Cu修饰层存在一对氧化还原峰,其峰电位分别为Vp1a=246 mV,Vp1c=101 mV(vs.SCE)。它的表面电子转移系数α为0.52,速率常数Ks=0.04 s-1,表面覆盖度Γ=1.2×10-10mol/cm2,属于单分子层吸附。在pH 2.0~5.0的NaAc底液中,该电极对NO的还原有催化作用,pH 3.0时NO的还原过电位为VpcⅡ=-672 mV,较在裸电极上(-1.1V)降低了约600 mV,采用示差脉冲伏安法(DPV)测定催化电流与NO的浓度在3.1×10-9~4.7×10-8mol/L范围内呈良好的线性关系。NO催化还原过程的异相电子转移速率常数为3.12×10-3cm/s。     

新型单核铜配合物修饰热解石墨电极对氧的电催化还原作用及其测定

采用循环伏安法研究了新型铜配合物修饰热解石墨电极(CuLIm/PG)的电化学性质及对氧气的电催化作用. 考察了该电极作为氧传感器的操作条件. 结果表明: 修饰电极在pH 7.0磷酸盐缓冲溶液, 0～-0.7 V电位范围内, 以50 mV/s进行线性扫描, 峰电流与氧浓度在2.4×10-6～4.8×10-4 mol/L范围内呈线性关系, 检出限为1.5×10-6 mol/L, 平行9次测定氧气浓度, 相对标准偏差为1.4%. 可用于水样中溶解氧的测定.     

纳米碳管电极上氧的电催化还原

以聚四氟乙烯为粘结剂制成了多壁纳米碳管（MWNT）电极.采用恒电位阶跃法和循环伏安法研究了MWNT电极在碱性溶液中的电化学行为，并对碱性溶液中溶解氧在该电极上的电化学还原行为进行了研究.实验结果表明： MWNT电极具有比石墨电极更高的孔隙率和电化学表面积；MWNT电极上O2还原成的反应为准可逆过程；在5～50 mV•s－1的扫描速率范围内，阴极峰电流与扫描速度成线性关系，表明MWNT电极上O2还原成的反应受吸附控制；对碱性溶液中的氧还原反应， MWNT比石墨具有更高的催化活性.     

痕量铜的催化光度测定

从实验中发现,Cu~(2+)可以催化过氧化氢氧化1,2,3-苯三酚(亦称焦棓酚,PG),且卤阴离子(F~-、Cl~-、Br~-)对该催化反应有活化作用。本文系统地研究了Cu(Ⅱ)-PG-H_2O_2催化显色反应及F~-、Cl~-、Br~-对该体系的活化作用。制定了测定痕量铜的催化光度法,用于水样和血清样中微量铜的测     

2，3—二氨基吩嗪的薄层光谱电化学研究

研究了2，3—二氨基吩嗪(DAP)在金圆盘电极、金超微电极上的循环伏安行为 和在金网栅电极上的薄层循环伏安行为．在pH2．0的B—R缓冲溶液中的2，3—二氨 基吩嗪在金圆盘电极上为准可逆氧还过程；以超微电极法求得了2，3—二氨基吩嗪 在pH2．0的B—R缓冲溶液中的扩散系数，由耗竭性库仑电解和循环伏安法求得其电 极反应电子转移数和H+反应级数均为2，实验说明参与电极反应的H+也为2，并用循 环伏安法求得其标准电极反应速率常数．采用紫外—可见薄层光谱电化学方法测得 2，3—二氨基吩嗪的克式量电位和电子转移数，与电化学实验结果一致；双电位阶 跃—计时吸收紫外—可见薄层光谱电化学实验说明，2，3—二氨基吩嗪电还原无随 后化学反应，其在电极上经历了H+eH+e的两步一电子过程，生成产物2，3—二氨基 -5，10-二氢吩嗪．     

锂在高有序热解石墨(HOPG)电极中的扩散系数

用循环伏安、交流阻抗和电位阶跃法研究了平板高有序热解石墨(HOPG)电极在1mol/LLiPF₆和体积比为1∶1的EC/DMC溶液中的电化学行为.结果表明,石墨的嵌锂反应仅发生在边界面上.随着嵌锂量的增加,表面SEI膜的电阻和嵌入反应的极化电阻减小.用交流阻抗谱和电位阶跃方法测定的锂在高有序热解石墨中的扩散系数一致,并随充电程度的增加而显著减小.在电极电位(vs.Li/Li⁺) 0.2～0.05V区间,扩散系数由10^-11cm²/s下降到10^-12cm²/s.     

多铜氧化酶/中介体催化氧还原反应动力学分析

采用分光光度法、Clark型氧电极以及循环伏安法结合旋转圆盘电极技术,分别测定了游离多铜氧化酶在扩散型电子中介体存在时,催化氧还原循环中每一个组成步骤的速率并进行了比较,试图确定这个催化反应的决速步骤。 实验结果表明,漆酶分子内部的电子迁移速率(103/s)最高,酶催化氧气化学还原的速率次之(91/s),酶催化中介体氧化产物在电极上电化学还原的速率再次之(0.19/s或7.8×10-3 cm/s),底物O2气以及氧化态/还原态电子中介体2,2′-连氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的传质系数分别为1.7×10-3、4.4×10-4 和6.3×10-4 cm/s,相应地酶催化中介体氧化的化学反应速率为0.047/s,酶催化中介体氧化的化学反应步骤以及中介体的传质步骤是影响催化反应速率的关键。 在此基础上,通过系统改变体系中酶的种类、活力以及浓度、中介体种类及浓度、溶液温度及pH值等参数,研究了酶电催化氧还原活力与这些参数之间的依赖关系,进一步确证了前述的结论。     

泡沫铜电极电还原去除溴酸盐研究

电化学还原去除水中溴酸盐的研究表明,与石墨、碳纸及泡沫镍电极相比,泡沫铜电极对溴酸盐的去除效率较高.溴酸盐电化学还原速率随阴极电势降低先升高后降低.低pH条件下,溴酸盐电还原速率较高.初始溴酸盐浓度在50~350μg/L范围内,当阴极电势高于-1.5 V时,溴酸盐电还原过程受电子转移和溴酸盐扩散共同控制;当阴极电势小于-1.5 V时,溴酸盐的还原过程控速步骤主要是浓度扩散.溶解性有机物对溴酸盐电还原过程有明显的抑制作用.该电化学体系中,溴酸盐几乎彻底被还原为等量溴离子,溶液pH略有上升.自来水中溴酸盐的还原速率略低于去离子水.通过XPS分析了电化学还原反应前后泡沫铜电极上的Cu和O价态变化.     

氮/硫双杂化非贵金属碱性阴离子膜燃料电池阴极非铂催化剂

以吡咯和对甲苯磺酸(TsOH)作为碳载过渡金属催化剂的掺杂剂,经溶剂分散及600℃热处理制备了一种高效催化氧还原反应(ORR)的碳载双杂化过渡金属催化剂(Fe-N/C-TsOH-600).利用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构进行表征.运用旋转圆盘电极(RDE)技术研究了该催化剂在碱性介质中催化氧还原的电化学催化活性和稳定性,探讨了不同浓度甲醇溶液对Fe-N/C-TsOH-600催化剂催化氧还原活性的影响.结果表明,以Fe-N/C-TsOH-600制备的气体扩散电极在0.1 mol/L KOH电解质溶液中对氧具有很高的选择催化还原活性和稳定性.当电极经过4800圈循环伏安(CV)扫描测试后,催化剂催化氧还原的性能基本保持稳定,并以4电子途径将氧气催化还原.此外,研究还发现,Fe-N/C-TsOH-600在混有甲醇的碱性电解质溶液中对氧的催化还原选择性比商业Pt/C催化剂高.XPS结果表明,吡咯氮是催化剂高效催化氧还原的主要活性中心,提供氧还原的活性位,而TsOH作为供硫掺杂剂对提高催化剂的活性具有重要作用,其加入后形成的C—S—C有利于催化剂催化氧还原活性的提高,从而使该催化剂对氧还原表现出很好的电催化性能和选择性.