電氣工程與自動化專業(yè)外文翻譯(中文--毛細管電泳電化學檢測方法在無機元素中的應(yīng)用節(jié)選(編輯修改稿)
2025-06-25 20:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 安培檢測法主要基于分析物在工作電極的氧化還原反應(yīng)原理，因此它的使用范圍不像電導檢測法那樣廣泛，但另一方面，它卻可以實現(xiàn)低檢出限。通常安培檢測法中的電流 （ i），與電極面積（ A），交換電荷數(shù)（ n），法拉第常數(shù)（ F），擴散系數(shù)（ D），擴散層濃度 (?N)和待分析物濃度（ c）有關(guān)，如式 （ 2） ： ?NCAnFDi ?? （ 2） 安培檢測法實現(xiàn)的先決條件是提供的陽極或陰極電壓能在分析物上產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，在電極反應(yīng)這一過程中溶液的濃度不能有較大的改變。對于毛細管電泳中較小體積的細胞，不會出現(xiàn)這種情況但在完全電解的溶液附近則有可能發(fā)生。 這一方法通常被稱為電量分析法，但兩種方法又不能清楚的區(qū)分開來。這一小部分用于氧化還原反應(yīng)的分析物被稱作庫侖效率，高靈敏度的檢測往往要求較高的庫侖效率。當應(yīng)用于系統(tǒng)的電壓不穩(wěn)定時常采用脈沖安培檢測法（例如通過累積電極表面反應(yīng)的產(chǎn)物），在這一方法中，通過一開始施加很高的陽極電壓使生成物和電極表面本生產(chǎn)生氧化反應(yīng)，從而使電極不斷被清洗。伴隨這一過程，陰極會發(fā)生還原反應(yīng)而又重新生成純金屬和正常的工作電壓。不同的分析物性質(zhì)決定了應(yīng)用不同的電極材料，對于起決定作用的陽極離子來說，水銀電極被證明是可行的。因為水銀可承受較 寬范圍的陰極電壓，并且還原反應(yīng)的產(chǎn)物會和水銀化合，從而可以保護電極的表面。安培檢測法通常需要使用一個具有三個端口的恒電壓源：工作端、負極和參考端。而且它的電鍍板具有可選性，如果配以合適的電解液，就不會產(chǎn)生噪音。 等式中的電極面積和信號取決與電極的大小和細胞的大小，但是對于小的電極，正在做關(guān)于輻射形式方面的研究，至少可以部分的補償對電流的限制。 實現(xiàn)形式 1987 年 Wallingford 和 Ewing 介紹了在毛細管電泳中的安培檢測法。這里使用了直徑為 75mm 的熔融石英毛細管，在距檢測器末端 5cm 處的端口， 是為了形成一個多孔滲水的接口以便于在接地電極上施加高電壓。 [22]檢測器由含炭材料的電極，借助于顯微操縱器將其置于毛細管的末端；一個小的一般參考電極和一個負極構(gòu)成 。工作電極與三端穩(wěn)壓電源連接。在有些情況下，可采用兩個電極來代替。 [23]毛細管連接處如圖 所示，在連接處接地端的多孔玻璃可使有效的使檢測器的電極與從電場和電流絕緣，而滲透性電板則可以通過壓力使分析物穿過檢測器的連接處。對此設(shè)計有了一些修正和簡化，連接處的端口處理也提出了幾種不同的實現(xiàn)方法。 [24]Huang et al 對此也做了介紹，對于小直徑毛細管（ 5mm），穿過毛細管的較小電流不會與安培檢測儀發(fā)生沖突，也不需要多孔滲水連接。 [13]使用這樣細窄的毛細管可用于檢測樣品中的單細胞，而這可以通過檢測儀電板的神經(jīng)傳遞素來實現(xiàn)。后來還發(fā) 現(xiàn)直徑達到 50mm 的也毛細管也可以沒有連接點。[26]這樣檢測電極就可以安裝在毛細管末端不遠處盡量減小電泳電流的影響，如圖 所示。而這些則依賴于電場和電流密度能夠在血管末端的外側(cè)很容易的下降，同時要求導電溶液的橫截面能迅速擴大。毛細管的直徑越小，電極距離血管末端越遠，施 加的電壓和電流也就越大。為了使檢測儀的電干擾與庫侖效率和增寬譜帶之間能更好的協(xié)調(diào)，常將毛細管末端腐蝕成圓錐形狀。 [29]同樣發(fā)現(xiàn)沒有必要必須使電極的直徑與毛細管相匹配，而且其直徑甚至允許比毛細管大幾倍。 [30]當使用比較理想的細胞時，則可以不必借助于顯微操縱器和顯微鏡就可以將電極與血管長久的連接起來。 [30]而這也使這一方法得到更加廣泛的接受。在其他不同的方法中，檢測器的電極常通過濺射噴膜的方法與毛細管末端連接。 [33]安培檢測法的電子圖如圖 5 所示，在這里起決定作用的重金屬離子使用水銀薄膜在一定電壓下涂抹在電極上。安培檢測法的典型檢出限約在 710? MOL/L. 圖 4 安培檢測 （ A） :毛細管直徑（ ID） 50 m? .在毛細管中的檢測極由三電極組成 分別為工作電極（ WE）、參比電極（ RE）、對電極（ CE） ,其中工作電極可以直接插入毛細管中。 （ B） : 毛細管直徑（ ID） 50 m? .工作電極需在 毛細管電極外側(cè)（終端） 在未來的發(fā)展中，一種快速陽極拆模伏安法正在被認識 】【 34 。這種方法中，待分析物首先通過還原反應(yīng)集中在電極表面，而陽極的電壓清洗起著決定作用。這樣檢測限可以降低一到兩個數(shù)量級?；芈冯妷嚎商峁└嗟年P(guān)于等式兩端的相關(guān)信息（與光學吸收檢測法中的二極管陣列檢測器相似），并且可以證明處在兩個電柵（雖然已經(jīng)很好的的分離）之間的金屬離子的區(qū)別。進來提出了一種針對分離通道與檢測電極的小型化儀器，它是基于照相平板印刷模式技術(shù)制作而成的一種電子集成電路。 [35] 圖 5 使用安培檢測法對濃度在 510? 到 610? mol/l 的 重金屬離子 檢測的電化學圖譜 .[47] （注：第四部分未譯） 兩種檢測方法在無機元素的應(yīng)用情況 見下表。按時間順 序列出了相關(guān)結(jié)果，給出的檢測限直接摘引在原作，其他一些則來源于實驗 數(shù)據(jù)?？傮w來說，與 檢測有機物相比，通過電化學的方法檢測無機物可以使用更少的設(shè)備或裝置。至少在原理上，電導檢
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