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过氧化氢在化学修饰电极上的电化学行为研究

作　者: 张玙
导　师: 李念兵
学　校: 西南大学
专　业: 物理化学
关键词: 自组装膜 普鲁士蓝 有序大孔径膜 3-琉基丙基三甲氧基硅烷 过氧化氢
分类号: O646.54
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


70年代发展至今,化学修饰电极已经成为电化学、电分析化学中十分活跃的研究领域。其主要突出特点是在电极表面连接具有选择性的基团,赋予电极某种新的、特定功能的化学和电化学性质。由于化学修饰电极具有制作简单、灵敏度高、选择性好、快速、可在线分析等优点,其在环境和生物科学研究中已得到广泛应用。本论文的主要工作是研究过氧化氢在化学修饰电极上的电化学行为。主要研究工作如下：1.过氧化氢在普鲁士蓝/3-巯基丙基三甲氧基硅烷修饰金电极上的电化学行为研究在金电极表面制备了普鲁士蓝/3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)修饰电极,通过循环伏安和交流阻抗法对修饰电极进行表征,实验结果表明所制备的修饰电极对过氧化氢的还原有很好的催化效应。金电极上修饰的MPS膜能有助于加宽普鲁士蓝的pH响应范围,增加电极的比表面积,进而可以增强修饰电极对过氧化氢响应的稳定性和灵敏度。该修饰电极对过氧化氢测定的线性范围为2.0×10-6-2.0×10-4mol L-1,相关系数为0.9991,检出限为1.8×10-6mol L-1。实验结果表明：该修饰电极具有选择性好、灵敏度高等特点。2.镉掺杂普鲁士蓝/3-巯基丙基三甲氧基硅烷修饰电极用于过氧化氢的识别3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)自组装在金电极表面形成MPS膜,在此基础上电沉积镉离子掺杂普鲁士蓝形成所需修饰电极。利用循环伏安、交流阻抗和计时电流技术对该电极的自组装过程和电化学行为进行了表征,结果表明过氧化氢在该电极上有很好的电化学响应。同时,考察了镉掺杂普鲁士蓝膜的厚度和pH对修饰电极的影响。在优化条件下,该传感器对过氧化氢测定的线性范围为5.0×10-6-2.7×10-4mol L-1,相关系数为0.9961,检出限为4.3×10-7 mol L-1。为快速高效的检测过氧化氢提供了一种新方法。3.过氧化氢在大孔径银膜修饰电极上的电化学响应研究采用滴膜的方法首先将球状聚苯乙烯固定在金电极表面,形成一层聚苯乙烯模板,然后,将银微粒电沉积在聚苯乙烯微球的间隙中,最后,将电极浸泡于甲苯中以除掉聚苯乙烯模板,从而形成了一个有序大孔径的银膜修饰电极。该多孔修饰电极能够增强电极内部的电化学活性,扩大电极的表面积,增强电极表面的物质传递。通过循环伏安、计时电流和扫描电子显微镜技术表征传感器的自组装过程和电化学性质。该传感器对过氧化氢有很好的电催化响应,所以有望成为测定过氧化氢的一种新方法。4.有序大孔径普鲁士蓝膜修饰电极用于过氧化氢的测定将直径为1μm的球状聚苯乙烯滴涂在玻碳电极上,在其间隙中电化学沉积普鲁士蓝,然后用甲苯洗脱聚苯乙烯微球,形成大孔径普鲁士蓝膜修饰电极。利用循环伏安、计时电流和扫描电子显微镜技术表征修饰电极的自组装过程和电化学性质。规则的多孔的普鲁士蓝膜能够增加电极的比表面积,进而可以增强分析物在电极表面的渗透。该修饰电极对过氧化氢表现出良好的电催化效应,同时可以抵抗尿酸和抗坏血酸对测定的干扰。实验表明,该修饰电极表现出良好的选择性和较高的灵敏度。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-10
Part Ⅰ Introduction  10-24
  1. Introduction of chemically modified electrodes  10-14
    1.1 Introduction  10
    1.2 Modificatory methods of the CMEs  10-12
    1.3 Characterization methods of the CMEs  12
    1.4 Applications of CMEs in electroanalysis  12-14
  2. Introduction of hydrogen peroxide  14-15
  3. References  15-24
Part Ⅱ Main research works #15 Chapter 1.Hydrogen peroxide sensor based on Prussian blue electrodeposited on (3-mercaptopropyl)-trimethoxysilane polymer modified gold electrode  24-37
  1. Introduction  24-25
  2. Experimental  25-26
    2.1 Reagents  25
    2.2 Apparatus  25-26
    2.3 Electrode preparation  26
    2.4 Electrochemical measurement  26
  3. Results and discussion  26-33
    3.1 Cyclic voltammetry characterization of self-assembly process  26-27
    3.2 Electrochemical impedance spectroscopy characterization of self-assembly process  27-28
    3.3 Characterization of PB film  28-30
    3.4 Electrochemical characteristics of the modified electrodes  30-31
    3.5 Performance of the PB modified electrode for H_2O_2 detection  31-32
    3.6 Tolerance of potentially interfering substances  32-33
  4. Conclusions  33
  5. References  33-37
Chapter 2.Hydrogen peroxide sensor based on Prussian blue analogue doped with Cd(Ⅱ) electrodeposited on the self-assembled(3-mercaptopropyl)-trimethoxysilane gold electrode  37-50
  1. Introduction  37-38
  2. Experimental  38-39
    2.1 Reagents  38
    2.2 Apparatus  38
    2.3 Fabrication of the Modified Electrode  38-39
  3. Results and Discussion  39-46
    3.1 Electrochemical characteristics of self-assembly process  39-41
    3.2 Characterization of cadmium hexacyanoferrate(CdHCF)film  41-42
    3.3 Electrochemical characteristics of the Au/MPS/CdHCF modified electrode  42-43
    3.4 Performance of the modified electrode for H_2O_2 detection  43-45
    3.5 Tolerance of foreign substances  45-46
  4. Conclusions  46
  5. References  46-50
Chapter 3. Preparation of macroporous silver film electrode for hydrogen peroxide sensor application  50-61
  1. Introduction  50-51
  2. Experimental  51-52
    2.1 Reagents  51
    2.2 Apparatus  51
    2.3 Synthesis of PS latex spheres  51
    2.4 Fabrication of the macroporous silver film electrode  51-52
  3. Results and Discussion  52-57
    3.1 Elaboration of macroporous silver film  52-53
    3.2 Electrocatalytic behavior of the macroporous silver film-modified electrode towards H_2O_2  53-54
    3.3 Optimization of experimental variables  54-56
    3.4 Amperometric performance of the macroporous silver membrane sensor to H_2O_2  56-57
  4. Conclusions  57
  5. References  57-61
Chapter 4. Preparation of ordered macroporous Prussian blue film electrode for hydrogen peroxide sensor application  61-72
  1. Introduction  61-62
  2. Experimental  62-64
    2.1 Reagents  62
    2.2 Apparatus  62
    2.3 Synthesis of PS latex spheres  62-63
    2.4 Fabrication of the ordered macroporous Prussian blue film electrode  63-64
  3. Results and Discussion  64-68
    3.1 Fabrication and characterization of ordered macroporous PB film  64-65
    3.2 Electrocatalytic behavior of the macroporous PB film-modified electrode towards H_2O_2  65-67
    3.3 Amperometric performance of the macroporous PB membrane sensor to H_2O_2  67-68
  4. Conclusions  68
  5. References  68-72
Conclusions  72-74
致谢  74-75
Appendix  75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 电化学、电解、磁化学 > 电解与电极作用 > 电极过程
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