圣草酚在碳胶修饰电极上的电化学行为研究文献综述

 2023-01-07 13:50:18

开题报告

一. 课题研究背景和意义及国内外研究现状:

电化学分析法,英文名称Electrochemical Analysis。这种分析方法是应用电化学原理和技术,得出电解池内待测溶液的组成和物质含量与其电化学性质的关系。许多电化学分析法即可同时定量和定性;又可充分满足分析无机物和有机物;而且便于自动化,可用于连续、自动以及遥控测定。电化学分析法在生产、科研、医药、卫生等很多领域都有着非常广泛的应用。电化学分析法的特点是灵敏度高,选择性好,操作方便,设备简单,应用范围较广。

化学修饰电极(CME)是由导体或半导体制作而成的电极,化学修饰电极是按人们意图设计后赋予其某种预定的性质(如化学的、光学的、电化学的、电学的以及传输性等)的电极。化学修饰电极是1975年问世的,它具有十分独特的化学性能,因而引起了分析工作者的广泛关注。因此,化学修饰电极很快成为当前电化学方面非常活跃的研究领域,化学修饰电极的问世突破了传统电化学中仅仅限于研究裸电极或电解液界面的范围,开辟了从化学状态上人为的控制电极表面结构的领域,研究者通过对电极表面的分子剪裁,可以按意图给电极预定的性质和功能,以便在电极上有选择性的进行所期望的反应,在分子水平上实现电极功能的设计。[1]

要研究化学修饰电极领域,必须要研究化学修饰电极的制备,我们可以认为它是化学修饰电极以及应用的基础和前提。在修饰电极前,必须首先对电极表面进行预处理。预处理电极有两个目的。目的之一是为了获得一种活性的、新鲜的以及重现性好的电极表面的初始状态,这样将有利于再修饰过程的进行;另一个重要目的就是为获得溶液中氧化还原体在裸电极上反映的一些电化学参数,电极的预处理过程也是非常重要的过程。将石墨、玻碳电极抛光、清洗之后,于空气中加热使之氧化,电极表面会产生含氧基团(如羧基、羰基、酸酐等)。然后再进行氧化处理,也可以直接与伯胺类物质反应进行修饰。这种方法产生的含氧基团浓度高,电极活性也高,但是操作较复杂。对金属电极可先用Al2O3抛光,然后再用纯净水超声彻底洗净。[2]

碳纳米管,英文名称为carbon nanotube,也叫巴基管。碳纳米管就是石墨原子单层绕同轴缠绕而形成或者由单层石墨圆筒沿着同轴层层套构而形成的管状物。碳纳米管直径常在一到几十纳米之间,长度远远大于直径。作为一堆纳米材料,碳纳米管不仅重量轻,而且六边形结构连接非常完美,因此具有很多电学、力学以及化学性能等等。近些年来随着碳纳米管以及纳米材料层层深入,碳纳米管广阔的应用前景也不断地展现在人们面前。1991年,碳纳米管由日本科学家饭岛于高分辨透射电镜下发现。在高分辨透射镜下的碳纳米管是一种针状的管型碳单质。碳纳米管很快成为化学,物理学以及材料学等等领域的研究热点,这是因为碳纳米管具有特有的力学、电学以及化学性质,还具有独特的准一维管状分子结构,以及在未来高科技领域潜在的应用价值。现在,碳纳米管在一些方面以取得重大突破,同时在理论计算、制备和纯化机理、物理化学性质、光谱表征以及在电学、力学、化学和材料学等等领域的应用研究也正向纵向发展。

因为碳纳米管具有良好的导电性、催化活性以及较大的比表面积,尤其碳纳米管能很大程度降低过电位并且对部分氧化还原蛋白质进行直接电子转移,而被广泛用于研究修饰电极。碳纳米管作为电极用于化学反应,他能促进电子迁移。虽然碳纳米管的发现时间不长,在电分析化学中的应用也刚刚起步,但是碳纳米管作为一种新型的电极修饰物,借助于其本身所拥有的独特性,碳纳米管将具有十分广阔的发展前景。碳纳米管的体积非常小,制作出的电极有利于微型化,因而可以用于活体测试,进行体内环境检测,因而碳纳米管在医学放面也拥有广阔应用前景。[3]

碳胶电极,英文名称为carbon tape electrodes。双面导电粘合碳胶是被用作制造低成本的一次性工作电极的基底材料。碳胶电极的制备以每个电极0.05美元的低成本避免了避免昂贵的仪器成本,耗时的预处理和经验丰富的操作。碳胶电极的优越性还体现在它具有纳米结构的表面以及碳胶制造工艺的大规模程序化。除此之外,经过铋修饰的碳胶电极可以与纸基分析设备结合在一起,从而对样品体积只有15微升的铅或其他金属离子进行有效的溶出分析。碳胶电极的这些特点使它们在实际应用中,尤其是在环境监测和其他同样领域的电化学检测方面颇具吸引力。[4]

电化学分析方法是根据被测物质在溶液中的电化学性质及其在溶液中的变化建立起来的一种分析方法。电化学方法是以电导、电位、电流和电量等电化学参数和被测药物含量的关系作为计量的基础。此方法具有高灵敏度、准确度好、分析速度快、操作方便、选择性好、使用面广泛等优点。特别是在测定痕量药物时的高灵敏度和高选择性使得这种方法称为一种药物快速检测的方法,成为其他药物分析方法十分重要的互补手段之一。电化学分析方法主要包括极谱法、脉冲法、伏安法、溶出发以及库伦法等等。极谱法和伏安法就因为其灵敏度高、检测浓度范围宽,对于有机药物有较强的可使用性等等优点而被分析工作者广泛应用。

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