超微电极的制备和表征.doc

精选资料可修改编辑超微电极的制备和表征【摘要】微电极因其小尺寸表现出许多与常规电极不同的优良性质：高传质速率、小时间常数、低IR降、高信噪比和高电流密度等，因此，微电极成为电化学和电分析化学的前沿领域之一。超微电极的这些优点使其在电化学动力学、伏安检测、修饰纳米微电极、传感器、成像探针和单分子检测等方面都有着广阔的潜在应用背景。因此探讨超微电极的制作及其应用有着重要的意义。【关键词】超微电极；循环伏安法；Pt丝PreparationandcharacterizationofultramicroelectrodeAbstract:Microelectrodehasalotofexcellentcharacteristicwhichdifferentfromcommonelectroderesultfromsmallsize,includinghighrateofmasstransfer,smalltimeconstant,lowdropofIR,highrateofsignaltonoiseandhighelectriccurrentdensity.Somicroelectrodehasalreadybecameoneoffrontierofelectrochemicalandelectroanalyticalchemistry.Microelectrodehaswidelypotentialapplicationprospectsbecauseofthoseadvantageinwhichelectrochemicalkinetics,voltammetricdetection,modificationofnano-microelectrode,sensor,imagingprobes,singlemoleculedetectionandsoon.Soit'sveryimportanttodiscusspreparationandaplicationofultramicroelectrode.Keywords:ultramicroelectrode;cyclicvoltammetry;Pt1引言超微电极电化学是在20世纪70年代开始发展起来的一门新兴的电化学学科,它作为电化学和电分析化学的前沿领域,具有许多新的特性,为人们对物质的微观结构进行探索提供了一种有力手段。超微电极是指电极的一维尺寸为微米或纳米级的一类电极,当电极的一维尺寸从毫米级降至微米和纳米级时,表现出许多不同于常规电极的优良的电化学特性:超微电极固有的很小的RC[1]时间常数使之可以用来对快速、暂态电化学反应进行研究;超微电极上小的极化电流降低了体系的IR降,使之可以用于高电阻的体系中,包括低支持电解浓度甚至无支持电解质溶液、气相体系、半固态和全固态体系;超微电极上的物质扩散极快,可以用循环伏安法测定快速异相速率常数;同时,超微电极小的尺寸确保在实验过程中不会改变或破坏被测物体,使超微电极可以应用于生物活体检测。按电极的制作材料,超微电极分为:超微铂电极、超微金电极、超微银电极、超微钨电极以及超微碳纤维电极.按电极的形状,超微电极[2]可分为超微以下几种类型:超微圆盘电极、超微圆环电极、超微圆柱电极、超微球形电极、超微半扁球电极、超微带状电极、超微阵列电极及超微叉指形电极.本文拟就超微电极的原理、循环伏安法的原理、Pt超微圆盘电极的制备、循环伏安法对超微电极的表征等。1.1原理超微电极的电解过程与常规电极的电解过程在本质上是相同的.当电极体系发生氧化还原反应时,电极表面产生浓度梯度,形成去极剂从溶液本体朝着电极表面的扩散传质作用.以超微圆盘电极为例,垂直于电极表面方向的扩散称为线性扩散,沿着半径方向的扩散称为非线性扩散或径向扩散,对于超微电极,非线性扩散起主导作用.超微园盘电极的扩散传速率M可以公式(1)[1]表示:M=4D/πr(1)D为扩散系数,r为电极半径,r越小,扩散速率越快.超微电极电流的扩散传质速率很高,以至于在常规电极上某些可逆的过程,在超微电极上会变得不可逆,这就可以在无需借助暂态技术的情况下对快速化学过程和伴随化学反应进行研究.在电解池系统中,如果电极电位发生阶跃变化,则电极表面双电层所导致的充电电流Ic与时间t的关系如公式(2)[1]:Ic=ΔE/RExp[t/RCs](2)