微电极研究 XV.微带电极及阵列微带电极上的扩散

本文讨论了微带电极的计时电流、扩散层与时间的关系;研究了微带阵列电极的扩散层交叠情况及其对计时电流的影响;进而对微带阵列电极上电极间的屏蔽效应进行了研究,屏蔽效应与电解时间、电极间距离及电极宽度有关,用已有的实验结果验证了本文的理论分析.     

微电极研究 ⅩⅤ.微带电极及阵列微带电极上的扩散

本文讨论了微带电极的计时电流、扩散层与时间的关系;研究了微带阵列电极的扩散层交叠情况及其对计时电流的影响;进而对微带阵列电极上电极间的屏蔽效应进行了研究,屏蔽效应与电解时间、电极间距离及电极宽度有关,用已有的实验结果验证了本文的理论分析.     

对插型阵列微带电极的制作及其电化学特性研究

用微电子光刻方法制作了对插型阵微带电极（ＩＤＡ），并通过ＳＥＭ对ＩＤＡ电极进行了表征，将微Ａｇ／ＡｇＣｌ参比电极和微铂丝对电极固定在ＩＤＡ电极附近，构成了微电解池，考察了该电极的循环伏安及计时电流特性，并用微带电极的扩散理论和Ｃｏｔｔｒｅｌｌ 公式对ＩＤＡ电极的准稳太电流进行了处理，指出了它们之间产生偏差的原因，研究了ＩＤＡ电极的“发生－收集”效应，测定了该电极的屏蔽因子、反馈因子和收集效率。     

基于微带阵列电极的微型葡萄糖传感器研究

用微电子薄膜技术制作了微带阵列电极（ＭＡＥ）,考察了该电极在铁氰化钾,过氧化氢溶液中的电化学行为。在微带阵列电极表面,修饰一层全氟代磺酸酯膜作为基底电极,并把电子介体二茂铁及葡萄糖氧化酶固定在基底电极上制备了微型葡萄糖传感器,探讨了微酶电极对葡萄糖氧化过程的催化作用。该微酶电极响应时间小于１０ｓ,检测线性上限为８ｍｍｏｌ／Ｌ。     

纳米阵列电极研究进展

从纳米阵列电极的制作、基本原理和应用 3方面综述了纳米阵列电极的研究进展。着重阐述了模板法和自组装法制作纳米阵列电极的具体过程以及纳米阵列电极的扩散电流理论 ,对纳米阵列电极在生物传感器、电化学动力学、电化学分析等方面的应用作了介绍     

微盘电极上计时电流的数值模拟及其验证

本文引入了一种适用于二维电化学扩散问题研究的新的数值模拟方法[有限分析(FA)法], 并对微盘电极上的二维扩散问题进行了研究。模拟了微盘电极上的可逆及准可逆过程的计时电流, 并进行了实验验证, 实验与模拟结果很好地相符。     

电化学预处理玻炭电极上的电催化

用循环伏安法、计时电流法、计时库仑法和X射线光电子能谱法研究了恒电流法电化学预处理玻炭电极上的表面性质及其对抗坏血酸、儿茶酚和对苯二酚的电催化效应。讨论了电催化机理, 证明电极表面吸附及表面功能团的催化是发生电催化的主要原因。儿茶酚、对苯二酚和抗坏血酸的混合物的预处理电极上的波峰明显分开, 有可能应用于儿茶酚和抗坏血酸的同时测定。     

超微电极上恒电位法苯胺的电化学聚合研究

本文对超微盘电极上苯胺的恒电位电化学聚合进行了研究，对聚合电流随时间的关系进行了详细的讨论，提出了径向聚合计时电流方程式并进行了验证，实验结果与理论相符。     

圆环电极上计时电流理论及其验证

本文推导得到了圆环电极上计时电流方程式。该式形式简单、计算方便、适用于任何电极半径和时间。用微金环电极在K4Fe(CN)6-KCl体系中对该理论进行验证,实验结果与理论十分符合。     

纳米级超微电极的研究（Ⅰ）—超微带电极的研制,表征及应用

报道了纳米级超微带电极的制作方法,并分别用扫描隧道电镜、扫描电镜和光电子能谱对电极表面进行表征、用循环伏安法、计时电流法考察了电极的性能、将半微柱的扩散模型用于描述50nm以上的超微带电极,结果表明,超微带电极的带宽对电流变化影响不大,而非法拉第电流却正比于电极面积.用超微带电极可提高信噪比,测定亚铁氰化钾检测限可达5.0×10~(-7)mol/L.     

纳米电极稳态电流表征的探讨

稳态循环伏安法具有简单、快速判别电极性能和估算电极尺寸的特性,因而被广泛应用于超微电极的表征.但纳米电极由于尺寸极小,其表面形貌的细微变化对电化学行为有明显的扰动,从而影响纳米电极表征的准确性.结合电化学实验和有限元模拟,探讨了纳米电极尺寸、绝缘层半径和电极半径之和与电极半径之比（RG）和尖端孔道对稳态电流的影响.研究表明尺寸较小（r ≤ 80 nm）的纳米圆盘电极,由于反应速率相对扩散较慢,电极反应过程受动力学效应控制,使稳态电流曲线偏离半球形扩散控制的标准"S"型.此外RG值较小的纳米圆盘电极,物质到电极的传递被增强,使极限电流值增大.我们对内嵌式纳米电极进行了进一步研究,并发现电极尖端孔道阻碍了电活性物质的扩散,削弱了动力学的限制,使极限电流值低于同尺度的纳米圆盘电极,伏安电流曲线呈现标准的"S"型.本研究系统地探讨了电极尖端形貌与稳态电流的相互关系,加深了对纳米电极电化学行为的理解.     

Eastman-AQ/四硫富瓦烯修饰碳纤维微盘电极

利用新型的阳离子聚合物膜将四硫富瓦烯修饰到电极表面上，并研究了修饰电极的电化学行为。研究了浸泡时间、扫描速度和支持电解质对修饰电极性能的影响；循环伏安法、计时电流法和交流阻抗法表明四硫富瓦烯在膜中的扩散是控制步骤。四硫富瓦烯在膜中的第一对氧化还原峰呈现可逆的、单电子反应。用循环伏安法测得了ＴＴＦ＋ＴＴＦＺＴＴＦ反应的平衡常数。     

气体电极反应动力学的薄膜旋转圆盘电极方法研究

薄膜旋转圆盘电极方法是一种常用的评价气体物质在纳米电催化剂上的反应活性的方法,但是在数据分析过程中经常忽视了气体反应物在催化剂层中到活性位点的传质可能对估算的反应动力学参数的影响.本文以氧电极反应为例,使用薄膜旋转圆盘电极研究了不同担载量Pt/C电极的氧还原活性.实验结果表明,根据Koutecky-Levich方程求算相同电位下的"表观动力学电流密度"(对Pt活性面积归一化的mA/cm2Pt)或比质量电流(mA/μg Pt)随Pt担载量的减小而增大,说明在估算动力学电流时不能忽略O2在催化剂层中的扩散传质,而气体在催化剂层中的传质与催化剂层的结构、厚度、纳米催化剂的分散度等密切相关.建议在使用薄膜旋转圆盘电极方法来研究纳米催化剂气体电极反应活性时,首先系统考察担载量、分散度与催化剂层厚的影响,然后根据不同担载量催化剂归一化后的动力学电流密度(或比质量电流)-电势曲线是否重合来验证得到的是否是真实的动力学电流,从而得到更为准确的评价结果.     

共价键合四磺酸基铁酞菁有序多层膜电极

以玻碳电极为基础电极,经静电自组装方法将带负电荷的四磺酸基铁酞菁与带正电荷的含重氮基团的重氮树脂在电极表面进行层-层自组装,然后经紫外光照射,使铁酞菁的磺酸基与重氮树脂的重氮基发生交联反应,使层与层之间的离子键转为共价键,从而使铁酞菁在电极表面形成稳定、有序且处于分子水平的层-层构筑.用UV-Vis和IR光谱表征了组装过程,用CV方法研究了该电极的电化学性能及其对三氯乙酸的电催化还原.同时用计时电流法测定了三氯乙酸通过该类膜的扩散系数.     

对氯酚在碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为研究

研究了对氯酚在多壁碳纳米管修饰玻碳电极（MWNTs/GC）上的电化学行为。MWNTs/GC电极对对氯酚具有良好的电催化作用,相比玻碳电极对氯酚的氧化峰电位负移76 mV,峰电流达到玻碳电极上的8倍。通过线性扫描伏安法研究了富集时间、溶液pH和扫描速率对对氯酚氧化的影响。并采用计时电流法研究了氧化峰电流与对氯酚的浓度关系,结果显示峰电流与对氯酚的浓度在2.0×10^-7-2.0×10^-4mol/L范围内呈良好线性关系,检出限为8.8×10-8mol/L（S/N=3）。放置7 d后,对氯酚在碳纳米管上的峰电流仍能达到最初电流的96.2%,表明电极的稳定性较好。     

亚微米级叉指型超微带电极阵列的加工和电化学表征

超微电极具有常规电极无法比拟的优良的电化学特性.超微电极包括单超微电极和超微电极阵列,单超微电极响应电流较小,一般仪器难以检测;而超微电极阵列除具有单超微电极的特点外,还能增加测量时的响应电流,有利于仪器检测.其中的叉指型超微带电极阵列(IDA)具有产生-收集效应,可提高检测的灵敏度,实现低浓度测量[1～4].将微电子技术和微细加工技术应用于化学和生物传感技术已引起关注,利用微细加工技术可以实现传感器的微型化、集成化和智能化;减少测量使用的样品量;使传感器的敏感元件具有确定的形状和尺寸,提高测量结果的一致性.本文用多…     

亚硝酸盐在碳纳米管修饰玻碳电极上的电催化氧化及电分析方法研究

用循环伏安法研究了NO2-在多壁碳纳米管修饰玻碳电极(MWCNT/GCE)上的电催化氧化行为.采用计时库仑法(CC)和计时电流法(CA)得到了NO2-在MWCNT/GCE上的动力学参数;利用稳态电流-时间曲线法测定了NO2-电流响应信号与浓度间的关系.结果表明,电流响应信号随其浓度成比例增长,响应时间小于4s,最低响应浓度为2μmol/L.用线性扫描伏安法(LSV)对实际工业废水水样进行了分析测定,相对标准偏差(RSD)小于3%,加标回收率在98%～100%之间.     

超微盘电极上统一的稳态伏安曲线方程式——传质时间法

本文提出了传质时间的新概念,并用于推导超微盘电极上同时控制包括Nernst扩散、对流扩散、化学反应和电极反应的稳态伏安曲线方程式,对电流、电位的性质进行了讨论。     

基于微机械电子系统的电化学电极阵列的研制

为了克服传统电化学电极反应液需要量较大、预处理繁琐和耗时的不足,本研究通过腐蚀、键合、光刻、氧化、扩散和溅射等工艺在75 mm×25 mm光学玻片上制备了基于微机械电子系统的电化学电极阵列。该电极阵列含有16个电极单元,每个单元之间的差异性≤3.7%;电极表面Rct=28Ω,预处理时间1 min;反应液量1～50μL。用此电极阵列构建的生物传感器实现了对大肠杆菌特异性靶分子序列的检测,检测下限达到1×10-8mol/L。结果表明,此电化学电极阵列能满足多通道微量检测的需求,在其表面可方便地进行生物功能化修饰,应用范围广,实用性强。     

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。