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电化学界面
点击次数:2912 发布时间:2009-12-17

    传统的电化学研究于在(裸电极 / 电解液)界面上,从“青蛙实验”,Faraday电解定律,Tafel经验公式,到Nerst方程,电极过程动力学,乃至建立起界面双电层模型,20世纪70年代之前,如何赋予电极更优良或特定的功能还鲜为人知。而在1975年Miller(米勒)等人报道按人为设计对电极表面进行化学修饰,标志着化学修饰电极的问世之后,单纯的裸电极/电解液界面的电化学概念有了巨大发展。本文将着重介绍化学修饰的基本特征和应用;同时介绍离子选择性电极的基本特征和应用,以及电化学在生物体中的某些应用。
    化学修饰电极
    与电化学中其他电极的概念相比,化学修饰电极zui突出的特性是,在电极表面接着或涂敷了具有选择性化学基团的一层薄膜(从单分子到几个微米)。它是按人们意图设计的,并赋予了电极某种预定的性质,如化学的,电化学的,光学的、电学的和传输性等。化学修饰电极的表面性质比离子选择性电极要宽广得多,它概括了有意图设计的zui高形式:设计相界面、设计在电极表面和电极之间的膜中分配和传输性质。化学修饰电极与离子选择性电极二者的不同点还在于,前者是利用电荷转移来进行实验测定或研究,而后者是测定相间电势。
    因此,1989年IUPAC对化学修饰电极的定义是:化学修饰电极是由导体或半导体制作的电极,在电极的表面涂敷了单分子的,多分子的、离子的或聚合物的化学物质薄膜,借Faraday反应(电荷消耗)而呈现出此修饰薄膜的化学的、电化学的以及/或光学的性质。近30年来化学修饰电极领域的研究在国际上一直受到很大关注。美、英、法、日、德等国家都出现有代表性的研究组,国内有中科院长春应用化学所大量开展了这方面研究。随后许多高校也开展这方面的工作。这是因为化学修饰电极代表了电极/电解液界面的一种新概念。以聚合物膜修饰电极为例,它的界面要比传统溶液电化学情况复杂得多,它包括了膜/电极、电极/溶液、膜/溶液三个界面,其电荷传输机理也主要包括下列几个过程:

①电极与聚合物膜内电活性氧化还原物质间的电子转移反应(即电极反应);

②膜内电荷与物质的移动;

③膜内固定的电活性物质与溶液本体相中的氧化还原活性物质间的电子交换反应等。

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