應(yīng)用電化學(xué)教學(xué)大綱-文庫(kù)吧
2024-11-19 01:20 本頁(yè)面
【正文】 陽(yáng)極: Aue= Au+ 陰極: H + e= 1/ 2H2 ↑金鹽: Au++ K++ 2CN= KAu(CN)2 憑借這種方法，顧建勝教授在昆山開(kāi)創(chuàng)了一家公司，電化學(xué)的方法不僅簡(jiǎn)化了氰化金鉀的生產(chǎn)工藝，還使顧建勝教授在商業(yè)上獲得了成功。當(dāng)然關(guān)于電化學(xué)的應(yīng)用例子還有很多，如今有許多的公司就是憑借一項(xiàng)或者幾項(xiàng)電化學(xué)合成技術(shù)發(fā)展的，這里我就不一一列舉。電化學(xué)合成往往都是簡(jiǎn)化了各種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，減少了各種污染物的排放。電化學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)中有很高的地位，甚至已成為生產(chǎn)氯氣、某些過(guò)氧化物等氧化劑和鈉、鈷、鎂等金屬的惟一方法。參考文獻(xiàn)：《氰化金鉀的生產(chǎn)工藝》，作者：付宏芳，文獻(xiàn)出處：有色礦治，2006年02期《無(wú)機(jī)合成化學(xué)》，張克立，孫聚堂，袁良杰，馮傳啟 +第三篇：掃描電化學(xué)顯微鏡的發(fā)展及應(yīng)用淺談電化學(xué)掃描顯微鏡的發(fā)展與應(yīng)用一、電化學(xué)掃描顯微鏡簡(jiǎn)介1984年，Engstrom 把生理學(xué)上的離子電滲技術(shù)引入化學(xué)領(lǐng)域，研究了固體電極表面微區(qū)電化學(xué)活性，達(dá)到10181。m的分辨率[1]；1986年，Engstrom小組利用微電極探針監(jiān)測(cè)擴(kuò)散層內(nèi)毫秒級(jí)壽命反應(yīng)中間體NAD等電極產(chǎn)物的空間分布，可達(dá)2181。m分辨率[2]；同年，電分析化學(xué)家Bard小組在使用掃描隧道顯微鏡（STM）首次進(jìn)行溶液中導(dǎo)體表面研究時(shí)，為了彌補(bǔ)STM不能提供電化學(xué)信息的不足，明確提出了掃描電化學(xué)顯微鏡的概念并予實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)[3]。掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）是80年代末由A．J．Bard的小組提出和發(fā)展起來(lái)的一種掃描探針顯微鏡技術(shù)。它是基于70年代末超微電極（UME）及80代初掃描隧道顯微鏡（STM）的發(fā)展而產(chǎn)生出來(lái)的一種分辨率介于普通光學(xué)顯微鏡與STM之間的電化學(xué)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)新技術(shù)。與STM和AFM技術(shù)不同，掃描電化學(xué)顯微鏡基于電化學(xué)原理工作，可測(cè)量微區(qū)內(nèi)物質(zhì)氧化或還原所給出的電化學(xué)電流。該技術(shù)驅(qū)動(dòng)一支超微電極（探針）在離固相基底表面很近的位置進(jìn)行掃描，從而獲得對(duì)應(yīng)的微區(qū)電化學(xué)和相關(guān)信息?？捎糜谘芯浚海?）導(dǎo)體和絕緣體基底表面的幾何形貌；（2）固/液、液/液界面的氧化還原活性；（3）分辨不均勻電極表面的電化學(xué)活性；（4）微區(qū)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)；（5）生物過(guò)程及對(duì)材料進(jìn)行微加工。SEME裝置由電化學(xué)部分（電解池、探頭、基底、各種電極和雙恒電位儀）、壓電驅(qū)動(dòng)器（用來(lái)精確地控制操作探針和基底位置）以及計(jì)算機(jī)（用來(lái)控制操作、獲取和分析數(shù)據(jù)）組成，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。二、工作模式及原理 工作模式SECM是以電化學(xué)原理為基礎(chǔ)的一種掃描探針新技術(shù)，有多種不同的操作模式，見(jiàn)圖2。（1）反饋模式Feedback Mode（SECM試驗(yàn)中最常用）（2）收集模式（Generation/collection Mode）（3）穿透模式（Penetration Mode）（4）離子轉(zhuǎn)移反饋模式（Ion transfer Mode）（5）平衡擾動(dòng)模式（Equilibrium perturbation Mode）（6）電位測(cè)定模式（Potentionmetric detect Mode） 工作原理SECM的工作原理一般是：當(dāng)探針（常為超微圓盤電極，UMDE）與基底同時(shí)浸入電活性物質(zhì)O的溶液中，在探針上施加電位（ET）使O發(fā)生還原反應(yīng)，O+ne174。R當(dāng)探針靠近導(dǎo)電基底時(shí)，其電位控制在R氧化電位，則基底產(chǎn)物O可擴(kuò)散回探針表面使探針電流iT就越大。這個(gè)過(guò)程則被稱為“正反饋”。當(dāng)探針靠近絕緣基底表面時(shí)，本體溶液中O組分向探針的擴(kuò)散受到基底的阻礙，故探針電流iT減小；且越接近樣品，iT越小。這個(gè)過(guò)程被稱作“負(fù)反饋”。當(dāng)探針原理基底時(shí)，正負(fù)反饋均可忽略，此時(shí)微探針電流（iT）為常規(guī)微電極穩(wěn)態(tài)電流，iT,165。=4nfDOCOa式中F為法拉第常數(shù)，CO為O的本體濃度，DO為O的擴(kuò)散系數(shù)，a為探針電極半徑，為電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。通常SECM工作時(shí)采用電流法。SECM也可工作于“恒電流”狀態(tài)，即恒定探針電流，檢測(cè)探針z向位置變化以實(shí)現(xiàn)成像過(guò)程。也可采用離子選擇性電極進(jìn)行電位法實(shí)驗(yàn)。三、研究與應(yīng)用 SECM探頭的研制 探頭SECM的分辨率主要取決于所選用的探頭大小、形狀和類型有光。最常用的探頭是外部包著絕緣玻璃的萎靡圓盤電極，有時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要還選用納米電極、圓錐形及球形電極。 用作SECM探頭要求（1）電極的導(dǎo)電部分應(yīng)在電極的最下端；（2）對(duì)圓盤電極來(lái)說(shuō)，RG≤10（RG=b/a，b探頭絕緣層半徑和電極半徑之和，a探頭半徑）。一般來(lái)說(shuō)，探頭的半徑越小，SECM的分辨率越高，越適于研究快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 SECM探頭制備制作時(shí)把清洗過(guò)得微電極絲放入除氧毛細(xì)玻璃管內(nèi)，兩端加熱封口，然后打磨至電極部分露出，由粗到細(xì)用拋光布依次拋光至探針尖端為平面。也少量涉及到半球面電極。為錐形的電極尖端因探針電流不隨d而變化，故很少使用。再小心地把絕緣層打磨成錐形，以在試驗(yàn)中獲得盡可能小的探針基底間距（d）[4]。 探頭的質(zhì)量SECM的分辨率主要取決于探頭的尺寸、形狀及探頭基底間距（d）。能夠做出小而平的超微圓盤電極是提高分辨率的關(guān)鍵所在，且足夠小的d與a能夠較快獲得探頭穩(wěn)態(tài)電流。同時(shí)要求絕緣層要薄，減少探頭周圍的歸一化屏蔽層尺寸RG（RG=r/a，r為探頭尖端半徑）值，以獲得更大的探頭電流響應(yīng)盡可能保持探頭斷面與基底的平行，以正確反映基底形貌信息。 SECM的應(yīng)用隨著SECM技術(shù)的進(jìn)一步成熟，SECM在生物分析、均相化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究、異相電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)研究、樣品表面掃描、液/液界面研究和薄膜表征等方面有很廣泛的應(yīng)用。 在生物分析中的應(yīng)用主要包括DNA的測(cè)定、活細(xì)胞中酶的測(cè)定及抗原的測(cè)定。最早的是1999年，把未絕緣的納米電極插入置于潮濕空氣的云母片表面的超薄液層里，進(jìn)行涂形掃描，得到了包括酶、DNA、抗原在內(nèi)的生物大分子的圖像，其分辨率可達(dá)幾個(gè)納米。這是首次利用SECM得到分子的圖像[5]。 均相化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究基于SECM的收集模式、反饋模式及其計(jì)時(shí)安培法、快掃描循環(huán)伏安法等電化學(xué)方法的聯(lián)用，已用于測(cè)定均相化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和其他類型的與電極過(guò)程耦聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[6] 樣品表面掃描成像探針在靠近樣品表面掃描并記錄作為XYZ坐標(biāo)位置函數(shù)的探針電流，可以得到三維的SECM圖像。SECM已用于導(dǎo)體或絕緣體等各種樣品表面的成像，得到表面化學(xué)或生物活性分布圖及表征納米孔中的擴(kuò)散
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