Sequential injection system with higher dimensional electrochemical sensor signals Part 2. Potentiometric e-tongue for the determination of alkaline ions

An intelligent, automatic system based on an array of non-specific-response chemical sensors was developed. As a great amount of information is required for its correct modelling, we propose a system generating it itself. The sequential injection analysis (SIA) technique was chosen as it enables the processes of training, calibration, validation and operation to be automated simply. Detection was carried out using an array of potentiometric sensors based on PVC membranes of different selectivity. The diluted standard solutions needed for system learning and response modelling are automatically prepared from more concentrated standards. The electrodes used were characterised with respect to one and two analytes, by means of high-dimensionality calibrations, and the response surface of each was represented; this characterisation enabled an interference study of great practical utility. The combined response was modelled by means of artificial neural networks (ANNs), and thus it was possible to obtain an automated electronic tongue based on SIA. In order to identify the ANN which provided the best model of the electrode responses, some of the network's parameters were optimised and its usefulness in determining NH₄⁺, K⁺ and Na⁺ ions in synthetic samples was then tested. Finally, it was used to determine these ions in commercial fertilisers, the obtained results being compared with reference methods.     

光纤松耦合型传感器特性研究

本文介绍一种实用的光纤传感器,它由二根光纤或多根光纤紧靠一起,并在同一位置除去局部包层,成为松耦合状态,在这种状态下,研究了它的特性和应用。 当耦合间隙中充满某种液体介质时,耦合效率明显增大,因此可以方便地判别该介质是否存在。并且实验证明了一种光纤只能有一种相近于光纤芯子折射率的介质具有最大的灵敏度。当间隙内的介质不变时,耦合功率的大小决定于耦合距离d和耦合长度l,l一旦决定以后,d的调节精度为0.1mm量级,易于在机械结构上实现线性检测。     

Spectroelectrochemical Sensing Based on Multimode Selectivity Simultaneously Achievable in a Single Device. 19. Preparation and Characterization of Films of Quaternized Poly(4‐vinylpyridine)‐silica

Quaternized poly(4‐vinylpyridine) (QPVP) has been incorporated as an anion exchanger into sol‐gel derived silica films for use in a spectroelectrochemical sensor. The preparation, characteristics and performance of these films are described. The films, which are spin‐coated onto the surface of a planar optically transparent electrode, are optically transparent and uniform. Scanning electron microscopy and spectroscopic ellipsometry have been used to examine film structure, thickness and optical properties. These films have been shown both spectroscopically and electrochemically to preconcentrate ferrocyanide, a model analyte for the sensor. The films can be regenerated for multiple measurements by exposure to 1 M KNO₃. The effects of polymer molecular weight and storage conditions on film performance are described. The overall response of this film is comparable to the poly(dimethyldiallylammonium chloride)‐silica films previously used for this sensor.     

光电化学技术应用于抗氧化分析的研究进展

在新陈代谢过程中,机体会产生大量以自由基为主要形式的氧化活性物质,而抗氧化剂可以通过电子转移的方式捕获并中和自由基,从而有效抵御自由基引起的细胞损害,以保障和维护人体健康.食品作为人体外源性抗氧化剂的重要来源可以有效补充因体内代谢及体液排出而损失的抗氧化物质,因此对食品中抗氧化物质消除自由基的能力即抗氧化能力的测定和评价具有重要意义.光电化学技术作为一种简单快捷、低成本、低背景且高灵敏度的测定方法,能够有效克服光学法、色谱法和电化学法等传统测试手段在抗氧化容量分析中的不足.本文综述了基于半导体及其复合材料的光电化学传感平台的构建及食品体系抗氧化容量分析的研究进展,评论了多种检测体系的特点并对其研究前景进行了展望.     

光电解水制氢耦合生物质醇/醛氧化的研究进展

生物质醇/醛是一类重要的生物基平台化合物, 通过催化氧化重整可将其进一步转化为高值含氧化学品或燃料. 太阳能驱动的光电催化技术是实现生物质醇/醛氧化最为绿色高效的途径之一. 与传统光电解水制氢相比, 利用生物质醇/醛氧化来替代阳极析氧过程不仅可以提高阳极产物的附加值, 同时可以提升太阳能到氢能的转化效率. 因此, 光电解水制氢耦合生物质醇/醛氧化对绿氢提效降本和高值化学品合成具有重要意义. 本文综合评述了光电解水制氢耦合生物质醇/醛的氧化反应机理, 总结了目前光电催化技术在生物质醇/醛氧化方面的研究进展, 最后对该领域所面临的机遇和挑战进行了展望.     

分子印迹阵列式传感器的研究进展

分子印迹阵列式传感器具有识别率高、选择性好、价格低廉等优点,受到研究者们的极大关注,已经在食品分析、环境分析、药物分析、临床诊断等研究领域中得到应用。分子印迹阵列式传感器是以分子印迹聚合物作为识别元素的集成化传感器,通过各传感单元对分析物响应后产生的特征图谱实现对目标化合物的识别,不仅可用于单一目标化合物的选择性识别,还可以用于多种目标化合物同时存在时的测定。分子印迹阵列式传感器的响应信号机制主要划分为光信号、质量敏感信号和电化学信号等。本文简要介绍了分子印迹技术的产生和发展,重点评述了基于三种信号机制的分子印迹阵列式传感器的研究进展,并展望了分子印迹阵列式传感器的应用前景和研究方向。     

基于共轭聚合物的近红外光传感器

近红外光(NIR)传感器在军事警戒、空间勘探、科研检测、医疗诊断等领域有着极为重要的应用价值。传统的NIR传感材料主要是基于半金属的无机材料,借助窄带隙来吸收低能量的NIR而改变材料自身的电导率,继而实现检测。无机传感材料由于加工繁琐、不具备柔性、成本高昂以及难降解等因素致其进一步发展受到限制。新兴的共轭聚合物材料通过光热转换或者能级可调的光电效应实现对NIR的高灵敏传感,同时能够实现快速响应。该类聚合物材料具有π电子离域的共轭结构,同样具有较窄的带隙,在NIR照射下能够通过自身电导率的改变或光热转换作用将热量传递至其他超热敏材料来实现对光的检测。借助柔性、环境友好、制备简单、便于掺杂、灵敏度高等优势,共轭聚合物材料为新一代NIR传感器的应用与普及开辟了新的前景。     

在FTO导电玻璃上电化学沉积高效可见光光电化学分解水Cu2O/g-C3N4异质结膜

近几十年来,光电化学分解水制氢作为一种洁净的、能持续利用太阳能的技术受到极大关注.在众多光催化材料中,p型半导体氧化亚铜(Cu2O)被认为是最有前途的可见光光电分解水材料之一.理论上,它的光能转换为氢能的效率可达到18.7%.然而,目前所报道的Cu2O光转换效率远远低于此值;同时,纯Cu2O在光照条件下的稳定性较差.研究表明,Cu2O与其它半导体复合可以增强其光电转换效率和提高稳定性.如Cu2O和能带匹配的石墨相氮化碳(g-C3N4)复合后,光催化性能和稳定性都有较大提高.但目前所报道的Cu2O/g-C3N4复合物几乎都是粉末状催化剂,不便于回收和重复使用.本文首先采用电化学方法在FTO导电玻璃上沉积Cu2O薄膜,采用溶胶凝胶法制备g-C3N4纳米颗粒材料,然后采用电化学法在Cu2O薄膜表面沉积一层g-C3N4纳米颗粒,得到了Cu2O/g-C3N4异质结膜.分别利用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和光电化学分解水实验分析了Cu2O/g-C3N4异质结的组成结构、表面形貌、光吸收性能及催化剂活性和稳定性.XRD和HRTEM表征显示,本文成功合成了Cu2O/g-C3N4异质结材料,SEM图表明g-C3N4纳米颗粒在Cu2O表面分布均匀,大小均一.可见光光电化学分解水结果显示,异质结薄膜的光电化学性能比纯的Cu2O和g-C3N4薄膜材料有极大提高.当在Cu2O表面沉积g-C3N4的时间为15 s时,得到样品Cu2O/g-C3N4-15异质结膜,其在–0.4 V和可见光照射条件下,光电流密度达到了–1.38 mA/cm2,分别是纯Cu2O和g-C3N4薄膜材料的19.7和6.3倍.产氢速率也达到了0.48 mL h–1 cm–2,且产氢和产氧的速率之比约为2,说明此异质结材料在可见光作用下能全分解水.经过三次循环实验,光电化学分解水的效率仅降低10.8%,表明该材料具有良好的稳定性.根据UV-Vis表征和光电化学性能对比,Cu2O/g-C3N4-15的光电性能最好,但其光吸收性能并不是最好,说明光电化学性能与光吸收不是成正比关系,主要是由于Cu2O和g-C3N4两个半导体相互起到了协同作用.机理分析表明,Cu2O/g-C3N4异质结薄膜在光照下,由于两者能带匹配,Cu2O的光生电子从其导带转移到g-C3N4的导带上,g-C3N4价带上的空隙转移到Cu2O的价带上,从而降低了光生电子和空隙的复合,提高了其光催化性能.由于g-C3N4的导带位置高于H2O(或H+)还原为H2的电势,Cu2O的价带位置低于H2O(或OH–)还原为O2的电势,所以在外加–0.4 V偏压和可见光照射条件下,Cu2O/g-C3N4能全分解水,光生载流子越多,光电化学分解水的速率越大.综上所述,在Cu2O薄膜上沉积g-C3N4后得到的异质结薄膜具有高效的光能转换为氢能性能.     

基于Ru(bpy)32+/AuNPs/Nafion电化学发光传感器检测已烯雌酚

利用柠檬酸钠还原氯金酸制得金纳米粒子(AuNPs),基于AuNPs/Nafion与Ru(bpy)32+之间的静电引力,制备了Ru (bpy) 32+/AuNPs/Nafion电化学发光传感器.采用循环伏安法和电化学发光法对该传感器进行了表征,结果表明该传感器具有良好的稳定性和重现性,可实现对已烯雌酚的检测.在pH=7.0的0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(PBS,含0.05 mol/L三正丙胺)中,当已烯雌酚与修饰电极作用15 min时,电化学发光强度减少值与已烯雌酚浓度的负对数在1.0×10-10～5.0×10-7 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为6.0 X 10-11 mol/L.对1.0×10-8 mol/L已烯雌酚平行测定11次,相对标准偏差为2.7％.测定已烯雌酚实际样品的加标回收率在98.0％～104.5％之间.