化学修饰电极及其在分析化学中应用（课件）.ppt

化学修饰电极及其在分析化学中应用 陈子雷 200511240 一、化学修饰电极的由来 电极材料是电化学研究的极为重要的因素。 电极的性能，尤其是电极的表面性能关系到电化学的效率。 1973年，Lane和Hubbard 开辟了改变电极表面结构以控制电化学反应过程的新概念，指示了化学修饰电极的萌芽。 1975年，Miller 和Murray 分别报道了电极表面进行化学修饰的研究，标志着化学修饰电极正式问世。 含义：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，使电极赋予新的、特定功能的过程称为电极的化学修饰，所得到的电极称为化学修饰电极。 广义上的修饰电极也包括通过物理方法制备的修饰电极。 二、化学修饰电极的分类 1、吸附型：通过吸附的方式将修饰物质结合在电极表面的方式，可以制备单分子层和多分子层。 1）平衡吸附型：修饰物质在电极表面形成热力学吸附平衡。方法简单、直接，但修饰物质有限，应用较少。 2）静电吸附型：离子通过静电引力在电极表面集聚，形成多分子层。 3）LB膜型：不溶于水的表面活性物质在水面上形成排列有序的单分子膜(Langmuir-Blodgett，LB膜)。 4） SA膜：通过分子的自组装作用在固体电极表面形成有序的单分子膜（self assembing，SA膜）。 5）涂层型：将功能性物质涂布在电极表面形成的薄膜。 4、其他类型：无机物修饰电极，如普鲁士蓝修饰电极；粘土修饰电极；沸石修饰电极；金属及金属氧化物修饰电极。 三、化学修饰电极的应用 1、电化学传感器 一般是利用修饰膜的选择透过性修饰电极的离子筛效应（如聚3-甲基噻吩修饰电极的离子闸效应）以及催化特性（如修饰酶的催化作用）。 现已广泛应用于PH传感器、电位传感器、电流传感器、离子敏感电子器件、生物物质和药物等的传感电极中。 其中PH传感器研究最多，一些含羟基、N原子的芳香化合物聚合到电极表面后都具有PH响应功能，尤以苯胺及衍生物为最。 2、在伏安分析、电位溶出中的应用 当修饰剂选择具有配合富集能力的有机物或聚合物时，修饰电极便可用于溶出伏安法或电位溶出法中的工作电极，可大大提高富集能力。 电极表面的活性性基团与溶液中的待测物有四种相互作用：1）离子交换作用；2）络合作用；3）离子交换-络合协同作用；4）选择性吸附。可使被测物选择性分离、富集，大大提高了分析的灵敏度。 除无机物外，一些电活性有机物也可以富集测定，如左旋多巴、甲氨喋呤、多巴胺、抗坏血酸等。 3、电催化 许多物质在空白电极上反应迟钝、过电位大、可逆行差，用一般电极难检测。利用化学修饰电极的电催化特性，不仅降低了被测物的超电位，加快了反应速率，还增加灵敏度。 利用这种特性非常适用于流动注射（FIA）和液相色谱（HPLC）的电化学检测。如用聚苯胺修饰铂电极作为HPLC的电流检测器，对维生素C进行检测，不仅稳定可靠，而且排除了复杂基体的干扰。 4、在光电联用技术上的应用 主要指采用电化学激励信号，用光谱技术来检测体系对电激发信号的响应，能同时获得多种信息。 如将化学修饰电极的富集性能与石墨炉原子吸收法的高灵敏度结合，是一种选择性、灵敏度均比较理想的方法。不仅可以金属离子测定，也可用于非金属离子、有机物的间接测定，如精氨酸、头孢拉定的测定。 5、在生物传感器中的应用 生物传感器是一种将对生物体功能有响应的最小单体（如酶、抗体等）引入电极，以研究生物体功能的电极。是多学科的交叉，具有专一、灵敏、快速、准确的优点。已广泛应用在临床检测、生化分析和环境检测中。 主要包括酶传感器、免疫传感器、生物亲和传感器、微生物传感器、组织传感器等。其中酶传感器和微生物传感器是研究热点。 6、DNA电化学传感器 DNA生物传感器是一种能将目的DNA的存在转变为可检测的电、光、声等信号的传感装置，它与传统的标记基因技术方法相比，具有快速、灵敏、操作简便、无污染、并具有分子识别、分离纯化基因等功能，已成为当今生物传感器领域中的前沿性课题。 DNA电化学传感器 ，就是将 DNA的识别元素来修饰电极制作的传感器，是目前各种DNA传感器中最成熟的一种 。 DNA修饰电极所使用的基底电极有玻碳电极、金电极、碳糊电极和裂解石墨电极等。制做DNA修饰电极主要有3种方法：吸附法、共价键合法和组合法 。 应用：1）疾病检测：人类的遗传病和某些传染病的早期诊断基于已知非正常碱基序列DNA