茜素红修饰电极的研究与应用

菏泽学院本科生毕业论文（设计）目录摘要…………………………………………………………………..…………..……………1关键词…………………………………………………………………………………………1Abstract…………………………………………………………………………….…………1Keywords………………………………………………………….………………..…………1引言…………………………………………………………………..……………..…………21PARE的制备…………………………………………………..………………..…………21.1化学修饰电极的含义……………………………………………………………...………21.2基体电极的预处理及电活化……………………………………………………..………21.3茜素红聚合条件的选择…………………………………………………………..………21.4PARE的制备方法…………………………………………………………………....……32PARE的电化学特性………………………………………………………………..……32.1PARE在1mol/LH2SO4中的电化学特性………………………………………….………32.2PARE在pH=7.4磷酸盐生理缓冲溶液(PBS)中的电化学特性…………………..………32.3PARE对多巴酚丁胺的电化学特性……………………………………….………..……32.4不同离子对PARE电化学性能的影响…………………………………………..………42.5PH值对PARE电化学性能的影响……………………………………….………….……43PARE的电催化性能的研究………………………………………………………..……43.1PARE对抗坏血酸(AA)的电催化氧化…………………………………….………..……43.1.1研究概况………………………………………………………………………..….……43.1.2AA在PARE上的CV特性………………………………………………….……….……53.2PARE对多巴胺(DA)的电催化氧化………………………………………..……….……53.2.1研究概况……………………………………………………………………….………53.2.2DA在PARE上的CV特性……………………………………………………..…………53.3DA和AA混合物在PARE上的CV特性及分别测定……………………….………….…63.3.1DA和AA混合物在PARE上的CV特性………………………………………..……..…63.3.2利用PARE进行DA和AA混合物的分别测定的两种方法………………….….……63.4PARE对NO2-的电催化作用…………………………………………………..……..……64结论……………………………………………………………………………………….…7参考文献……………………………………………………………………..…………..……8致谢……………………………………………………………………………………………9菏泽学院本科生毕业论文（设计）1茜素红修饰电极的研究与应用化学专业刘凯指导教师赵杰摘要：研究了茜素红膜修饰电极的电化学性质及电催化特性，利用循环伏安法(CV)聚合制备聚茜素红薄膜修饰电极(PARE)，在lmol/LH2SO4，PH=7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中对该电极的循环伏安特性做了分析，发现该电极在硫酸溶液中进行伏安扫描时具有良好的稳定性。并对电极的性能进行了电化学表征，并研究了PARE对多巴酚丁胺的电化学特性，以及不同离子和PH值对PARE电化学特性的影响。PARE对抗坏血酸(DA)、多巴胺(AA)有良好的电催化作用，分析表明，在PARE上DA和AA具有不同的循环伏安行为，前者表现为一个准可逆过程，后者为不可逆过程，还研究了PARE对NO2-的电催化作用。关键词:聚茜素红；修饰电极；循环伏安法；抗坏血酸；多巴胺Sodiumalizarinsulfonatemodifiedelectrode'sresearchandapplicationStudentmajoringinChemistryLiuKaiTutorZhaoJieAbstract：Hasstudiedthesodiumalizarinsulfonatemembranemodifiedelectrode'selectrochemistrynatureandtheelectrocatalysischaracteristic,gatherssodiumalizarinsulfonatethinfilmmodifiedelectrode(PARE)usingthecirculationvoltammetry(CV)polymerizationpreparation,inlmol/LH2SO4,inPH=7.4phosphatebuffersolution(PBS)hasmadetheanalysistothiselectrode'scirculationvoltage-currentcharacteristic,discoveredthatthiselectrodecarriesonavolt-amperescanningwhenthesulfuricacidsolutionhasthegoodstability.Andhascarriedontheelectrochemistryattributetoelectrode'sperformance,andhasstudiedPAREtothemulti-Palestinianphenolbutylamineelectrochemistrycharacteristic,aswellasdifferentionandPHvaluetoPAREelectrochemistrycharacteristicinfluence.PAREtoantscorbuticacid(DA),dopamine(AA)hasthegoodelectrocatalysisfunction,theanalysisindicatedthatDAandAAhasadifferentcirculationvolt-amperebehavioronPARE,theformerperformanceisareversibleprocess,thelatteristheirreversibleprocess,butalsohasstudiedPAREtotheNO2-electrocatalysisfunction..Keywords:Gathersthesodiumalizarinsulfonate;themodifiedelectrode;thecirculationvoltammetry;theantscorbuticacid;thedopamine菏泽学院本科生毕业论文（设计）2引言化学修饰电极是一种电极表面经分子设计、被人工裁减过的在电极表面引入具有某些特定官能团或功能的电极。电极修饰过程实质是通过共价键合、吸附、聚合等手段有目的的将具有功能性(如催化、配合、电色、光电)的物质引入电极表面，从而改变电极/电解液界面的微结构而赋予其新的某种特性。这种修饰包括了对电极界面区的化学改变，因此它所呈现的性质与电极材料本身任何表面上的性质不同。由于化学修饰电极是通过化学或物理的方法对电极表面进行修饰来完成对电极表面的功能设计，因此修饰方法是化学修饰电极性能的关键，方法的可靠性直接影响到化学修饰电极的重复性和稳定性，进而影响到化学修饰电极的理论研究和实际应用。化学修饰电极在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性，电极表面上的微结构可提供多种能利用的势场，使待测物能进行有效的分离富集，借控制电极电位又能进一步提高选择性，而且把测定方法(如脉冲伏安、溶出伏安法等)的灵敏度和修饰剂化学反应相结合后，可以认为化学修饰电极是把分离、富集和选择性测定三者合而为一的理想体系。化学修饰电极的制备方法主要有共价键合法、吸附法、聚合物薄膜法和组合法等。其中制备单分子层的主要方法有共价键合法、吸附法、欠电位沉积法、LB(Langlnuir-Blodget)膜法和SA(Self-Assembling)膜法。制备多分子层修饰电极的主要方法有聚合物薄膜法和气相沉积法。1PARE的制备1.1化学修饰电极的含义化学修饰电极是利用化学和物理的方法，将某些特定功能团或化合物修饰在电极表面，从而改变或改善电极原有的性质，实现电极的功能设计。这种修饰包括了对电极界面区的化学改变，因此它所呈现的性质与电极材料本身任何表面上的性质不同。对任何电化学反应来说，如果反应在裸电极上能够合理地、有选择性地和容易地进行，对电极表面的修饰则没有必要和毫无价值。电极表面的修饰强调必须改变电极或电解液界面的微结构而调制成某种特性。进行化学修饰的基体电极一般为碳电极、金属电极和半导体电极。修饰方法有共价键合法、强吸附法、聚合物涂层法和组合法等。1.2基体电极的预处理及电活化将直径为4mm玻碳(GC)基体电极分别在2号、5号、6号金相砂纸上打磨，然后再用0.05μmα-Al2O3在麂皮上作进一步抛光处理。接着依次用2mol/LNaOH、1:1HNO3、无水乙醇和二次水超声清洗(每次超声清洗3-5分钟)。这样就可得到一个平滑光洁新鲜的电极表面。然后将裸玻碳电极放入0.5mol/LH2SO4溶液中于-1.0V—+2.0V循环扫描极化至循环伏安图稳定为止。1.3茜素红聚合条件的选择菏泽学院本科生毕业论文（设计）3循环扫描的电位上限、茜素红单体的浓度、支持电解质的酸度对茜素红的聚合有很大影响，当电位上限低于+2.0V时，浓度大于1×10-3mo1/L的茜素红单体不能在电极上发生聚合。茜素红在酸性、中性、碱性底液中都能发生不同程度的聚合，随着底液碱性增强，聚合膜从红色变到紫黑色。当电位扫描上限比较高、茜素红单体浓度较低、底液的碱性较强时电聚合所制备的电极性能最好。1.4PARE的制备方法将处理好的电极置于5×10-4mol/LAR+0.5mol/LNa2SO4(滴加lmol/LNaOH调至pH≈13.0)的最佳体系中，于-1.0V—+2.2V电位区间，以100mV/s的扫速进行循环扫描时，氧化半径在0—+0.5V之间出现一个平台，随着扫描圈数的增加而有较大幅度的升高并逐渐成峰形，还原半支于-0.5V出现一个尖峰，峰电流随扫描圈数的增加而明显增大。这些现象表明AR在玻碳电极上发生了聚合。将聚合好的电极取出、洗净，在二次水中保存。PARE膜在电极上附着致密牢固，修饰电极稳定性好，连续使用30天以上其性能不变。2PARE的电化学特性2.1PARE在1mol/LH2SO4中的电化学特性PARE在1mol/LH2SO4溶液中循环扫描时有良好的电化学响应，在-0.1V—+0.6V的电位区间内，出现三对氧化还原峰，当扫速为50mV/s时，其氧化峰电位分别为Epa1=+0.21V，Epa2=+0.30V，Epa3=+0.39V;还原峰电位分别为Epc1=+0.18V，Epc2=+0.27V，Epc3=+0.36V；每对氧化还原峰峰电位之差△EP≈30mV，峰电流之比ipa/ipc≈1都具有二电子可逆氧化还原反应的特征[1]。随着扫速的增大，氧化峰电流和还原峰电流都增大，峰电位基本不随扫速的变化而改变。当扫速在10-200mV/s的范围内时，氧化峰电流与扫速有良好的线性关系，线性相关系数R=0.9999，表明该过程是一个表面电化学过程[2]。2.2PARE在pH=7.4磷酸盐生理缓冲溶液(PBS)中的电化学特性在-0.5—+0.6V的电位区间内，当PARE在pH=7.4的PBS中以20mV/s的扫速作循环扫描时，出现两个氧化峰，Epa1=+0.025V，Epa2=+0.44V，一个还原峰Epc1=-0.27V，随着扫速的增大，氧化峰电位正移，还原峰电位负移。当扫速达到200mV/s