1 / 4
文档名称:

碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展.pdf

格式:pdf   大小:3,447KB   页数:4页
下载后只包含 1 个 PDF 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展.pdf

上传人:1781111**** 2024/5/11 文件大小:3.37 MB

下载得到文件列表

碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展.pdf

相关文档

文档介绍

文档介绍:该【碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展 】是由【1781111****】上传分享,文档一共【4】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备及应用研究进展 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。'(上海理工大学理学院,上海200093摘要碳糊电极CPE是一种广泛应用于电化学领域的新型电极。将石墨粉和粘合剂混合成均匀的碳糊,然后将其挤压进电极管中便制成了碳糊电极。具有制备方法简单、背景电流小、无毒、电位窗口宽等优点,但由于制备过程中加入了不导电的粘合剂而降低了检测灵敏度。因此,制备碳糊电极时常加入修饰材料以提高电极的电化学性能。概述了碳糊电极和化学修饰碳糊电极的发展、制备方法和应用,对制备电极的材料和修饰剂的选用进行了分析。概括了近些年化学修饰碳来糊电极在不同领域的应用。关键词:碳糊电极;修饰剂;制备;应用中图分类号:;:A文章编号:1671-3206(2021)01-0225-04ProgressinpreearationandapplicationofcarbonpasteelectrodeandchemicaliymodiZedcarbonpasteelectrodeQiang,ZHANGShu-ying(SchoolofScience,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)Abstract:Thecarbonpasteelectrode(CPE)isanewtypeofelectrodepreparedbymixinggraphitepow-derandbindertofooahomogenouscarbonpaste,,eowbackgeoundcueent,non-,thepeesenceofnon-,themodofoedmateeoaesaeeoftenusedtoompeoeetheeeecteochemocaepeefoem-,peepaeatoonmethodsandappeocatoonofcaebonpastee-eecteodesandchemocaeymodofoedcaebonpasteeeecteodes,-:carbonpasteelectrode;modificationreagent;preparation;applicationAdams报道了一种用于伏安法的新型固体碳被广泛应用于各种分析领域,如药物分析、无机和有电极⑴,将此电极命名为碳糊电极(CPE)。该电机物分析、生物传感器等⑷&极克服了***电极材料在使用过程中易氧化的缺然而,单纯的CPE在电化学分析过程中的作用点&碳糊电极是将碳粉(如石墨粉、碳纳米管等)是非常有限的,但可以在碳糊电极的基础上通过添和不导电的粘合剂(如石蜡油、硅油等)按一定的加修饰剂使碳糊电极具有一定的功能,即化学修饰比例混合成碳糊并将其填充入电极管中而制备碳糊电极&化学修饰碳糊电极(简称CMCPE)的概的一类电极&CPE具有制作过程简单、背景电流念由Murray等在1970年提出⑸&CMCPE是在低、材料易得、成本低廉、无毒、电极表面易更新CPE的基础上发展而的来,通过将石墨粉、粘合剂、等特点[2]&CPE可在-1-?+(vsSCE)电修饰剂按照一定的比例直接混匀而制备&在碳糊中位范围内使用[3]&正因其较宽的电位范围,CPE已添加修饰剂可以改变电化学过程中电活性物质的电收稿日期:2020己2己6修改稿日期:2020固4固2基金项目:上海领军人才培养计划(34115001)作者简介:夏强(1993-),男,安徽芜湖人,上海理工大学在读硕士,师从张淑平教授,从事化学工业与环境、食品及材料的交叉领域研究&电话:153****6716,E-mail:1725580479@通讯联系人:张淑平,教授,博士生导师&E-mail:******@。CMCPE兼具了CPE的灵敏度和选择不仅具有导电率高、电子传递快、热稳定性好、化学性,同时具备分离、富集和选择性三种功能&稳定性好、防污性能好等优点而且还可以减少某些碳糊电极的制备方法有机物的过电势)7固*&、聚***乙烯等&大1-1制备材料部分碳糊电极由石墨粉和液体石蜡制成,但这类电将石墨和粘合剂按照一定的比例混合成均匀的极具有以下缺点:使用寿命短、机械强度差以及不能碳糊,再将碳糊转移至电极管内并压实,在电极的另在活体中使用&但由固体石蜡作为粘合剂制备的一端插入细铜丝作为电气连接&CPE的制备方法、CPE独质,例如,电、制备所用的材料以及电极表面的状态影响着CPE的重现性和选择性、灵敏度高等&的性能。:碳粉(主要电解质溶液,如氢氧化钠、高***酸等&这类粘合剂制为石墨粉)和粘合剂(如液体石蜡、***硅油、离子备的CPE可在电极内部发生电化学反应&导电性液体等)。石墨粉作为CPE的主要组分,其性质决粘合剂的使用不仅扩大了碳糊电极的应用范围,而定了电极在电化学测量中是否能发挥正常功能&选且还能提高电极检测的灵敏度&但由于其负电位的用的石墨粉应符合以下标准:①粒应为径微米级别背景电流较大且粘合性差同样制约着使用&(通常为5~20m);②颗粒分布要均匀;③化学纯-制备方法度要高;④吸附能力要低。当然,所用石墨和粘合剂1石墨粉和粘合剂的加入比例直接影响电极的性的比例同样决定着CPE的性能。粘合剂虽然可以能&由于一般的粘合剂不具有导电性,所以碳糊电极将各个石墨颗粒机械的连接起来而使电极成型,但中粘合剂的含量不宜过高&若粘合剂含量过高,不仅由于其是惰性有机物并不参与导电。因此,CPE的会使碳糊不易成型,而且会导致电极电阻变大、响应性能直接取决于石墨粉和粘结剂的用量比例。为了电流减小、灵敏度降低&反之,若粘合剂含量过低,石保证碳糊的稠度和电化学性能,+5g碳?墨颗粒之间的连接性变差,使碳糊容易从电极腔体中脱落&一般来说,+5g碳粉⑷&可通过电化学测试对合剂的种类有关&若实验以萃取为目的则粘合剂的碳液比进行校正&碳浆的稠度不仅取决于碳液比,用量可以稍微偏高&石墨粉末与粘合剂是否充分混还取决于所选择的组分。太“干”和太“稀”的糊状合直接影响到电极表面的性能&所以,如何使两者充混合物很难将其转移至电极体中。此外,这种CPE分混合成为实验至关重要的一步&通过以下步骤可的表面通常是不可再生的。为了增加电极表面的有以得到混合均匀的碳糊:首先将石墨粉和粘合剂用玻效活性位点,提高电极的性能,应在不影响电极性能璃棒在研钵中充分混合,然后用杵头进行强烈研磨&的条件下少用粘合剂。此过程应进行至少几分钟,然后,用刮刀将碳糊从壁传统的碳糊包含有机液体,这些有机液体机械地上刮下来,并再次进行研磨&多次重复以上步骤,以连接各个石墨颗粒。但是,除了这种主要功能外,作获得均匀的混合物&然后,将混合均匀的碳糊转移至为碳糊第二主要部分的粘合剂还共同决定了其性能。电极中并充分压实&如果碳糊没有密实会导致腔体制CPE用粘下:①化学中局部电阻过大从而影响电流响应&对于含有石蜡性与电惰性;②高粘度和低挥发性;③在溶液中的溶油和硅油的碳糊,新制备的电极不宜马上使用,通常解度小;④不溶于有机溶剂。粘合剂主要可分为惰性需要一定的时间(12h)才能稳定下来⑼&有机液体粘合剂、固体粘合剂和导电性粘合剂。~***硅油、液体石2化学修饰碳糊电极的制备方法蜡、环氧树脂、离子液体等。:3?1:4(:)之间。除了单独使用CMCPE在CPE基发,兼以上粘合剂外,还可将以上粘合剂混合使用。在查CPE和修饰剂的优势&CMCPE与普通碳糊电极的阅有关CPE和相关传感器的论文数据库时,至少不同之处在于在制备碳糊时加入特定的修饰剂而使70%的CPE是由石墨粉和液体石蜡制成的&近些制备的电极具有特殊功能&修饰电极的主要目的是年来,一些研究人员用离子液体代替石蜡油作为制通过提高其灵敏度和选择性,或通过保护表面免受备CPE的粘合剂。离子液体具有高离子电导率和不需要的反应来改善其分析性能&修饰剂的种类和高粘度,是制备化学传感器非常有前途的候选材料用量直接影响电极的灵敏度与电化学性能&修饰剂之一&与传统的CPE相比,离子液体修饰碳糊电极主要可分电、非电&第期夏强等:、茶二***、氨基酸合剂,但普通的碳糊混合物的欧姆电阻非常小。所等,使用这类修饰剂制备的碳糊电极主要用于药物、以,新制备的CPE需进行交流阻抗分析以确定是否重金属离子等方面的分析应用。达到使用标准。、为20-50!,而某些硅油制备的CPE的电阻甚至低纳米矿物质、硅胶等。这类修饰电极主要在电极表于10CPE的高导电率仍然是电化学领域尚未面进行电化学反应,且多为物理吸附。这类修饰电解决的问题之一&将抛光处理后的以[()]为双极可以吸附待测液中的离子或分子达到富集作用。64--3-通过缩短传质过程而提高修饰效果。探针对其进行电化学表征&在循环伏安法条件下,[()]对的表面状态非常敏感&--3-CPE不能溶于待测液中,否则会导致电极的“渗出”,伏安曲线出现对称的阳极峰和阴极峰且峰电流大小从而使电极的可再现性变差&可以通过对修饰剂进,电也小,电极到用行改性使其更具亲脂性来进行改性。一般情况下,修准[11];反之,必须对电极重新进行处理&此外,还可饰剂在扫描电位范围内不应该有电活性,因为高的背以使用其他方法对电极进行表征,如使用交流阻抗景电流会使电化学响应恶化。碳糊中修饰剂的含量法对电极进行阻抗分析[12]、使用扫描电镜对碳糊的微观结构进行分析)]&通常是在10%-30%之间变化,具体取决于修饰剂的13特性及其在碳糊中形成足够的活性位点的能力问。,&来,随着工农业的不断发展,重金属离子对水体产生的影响与日俱增,引起社会各界的广泛关注&、定、[],而被广泛应用于检测重金属离子&杜军泛使用的方法,与其他普通电极类似,适用于裸碳14等[]用水热法制备了轻基磷灰石并将其掺杂在碳糊。与诸如玻璃碳、热解石墨、钳或金之类的致密的15糊电极内,通过差分脉冲溶出伏安法检测了溶液中固体材料相比,碳糊混合物的疏水表面可以显著地的、,结果令人满意&田一骅等[]以轻基增强一些亲脂修饰剂的包埋。Pb2+Cd2+16磷灰石修饰碳糊电极为工作电极,。这种方法是将修饰剂、石(Pb2+和Cd2+)&墨粉和粘合剂按一定的比例直接混合。-用固态物质完成的,当使用柔软且易于均质化的碳CPE制方、电、成糊时特别简单。优点,近几年越来越多的应用到药物分析中&、脂肪酸或其他亲脂等[17]制备了耙纳米颗粒/碳纳米纤维/离子液体碳化溶在粘,再石按定糊电极用于灵敏地检测抗癌药物培美曲塞&乔月纯例混合。该方法适合亲脂性的修饰剂,可以通过加等)18]使用简单、快速的电化学预处理方法制备了预热加速其溶解&阳极化碳糊电极用于检测定左旋多和叶酸&,当蒸发溶剂后,碳粉和修饰剂就混合均匀活水平和质量的提高,人们越来越关注食品安全问了。再将两者的混合物与粘合剂按一定的比例混题&CMCPE也被用于食品分析,牙禹等[19]采用一合。这种方法特别有效地将修饰剂掺杂到碳糊中,步水热法合成了氧化氮掺杂石墨烯&使用滴涂法制这也是修饰的经典方法之一。但这种方法比较复杂备了氧化氮掺杂石墨烯碳糊电极并用其检测辣椒样和费时。品中辣椒素的含量&Gupht等[20]采用共沉淀法制备除了以上方法外,还有滴涂法、吸附法以及共价了NO掺杂单壁碳纳米管纳米复合物并制备了用键合法等。吸附法的缺点是修饰层容易脱落且吸附于检测食品中香草醛的化学修饰电极&层不能重现&。物是一种环境污染物,对人和动物具有致癌作用&3电极的表征方法和应用Teixeira等)21],提出的方法成功地用于测定纺织尽管CPE使用非导电的石蜡油和硅油作为粘品废水和燃料样品中的毗睫和座咻。Laghrib等)22]应用化工第50卷制备了壳聚糖凝胶修饰的碳糊电极并用于检测水中eyecieochemosieyandeyecieoanayysos[J*.Eyecieoanayysos:的4-硝基苯***,结果令人满意。AnInieenaioonayJouenayDeeoiedioFundameniayand,,():结束语PeaciocayAspecisoUEyecieoanayysos20092117-28.[10*VANCARAI,VYTRASK,BAREKJ,,CPE和CMCPE还只停留在实验eyecieodesonmodeeneyecieoanayysos[J*.CeoiocayReeoews室研究阶段,并没有进入工业化生产阶段,主要是因onAnayyiocayChemosiey,2001,31(4):311-。现阶段大[11*许文娟,焦晨旭?碳糊电极和化学修饰碳糊电极制备多使用手工研磨法制备碳糊电极,这种方法的缺点及应用综述[J*.应用化工,2010(5):、粘合剂和修饰剂充分混匀。若三者[12*MIKYSEKT,VANCARAI,KALCHERK,,会影响修饰剂在碳糊电极表面的分appeoachesioihechaeacieeoaaioonoUcaebonpasieeyec-ieodesusongiheohmoceesosianceeeciandquayoiaioee布情况,进一步会影响检测结果的重现性。CMCPE[*.,,的关键技术是修饰剂和组成材料的选择,可以根据caebonpasieondeiesJAnayyiocayChemosiey200981(15):6327-,选择合的修饰剂和组成材料以适[13*张园园,李芬培,刘香晴,等-白/聚邻***苯***/碳材提高对待测物检测的选择性和灵敏度&料掺杂碳糊电极对甲醇的催化氧化[J*.高等学校化碳糊电极未来的发展趋势可总结如下:①开发、学学报,2017(12):196-;②研究新的化学和生物[14*IDRISA,SALEHT,MURAZA0,;③广泛测试各种纳米颗粒phosphate-modifiedzeoliteasamodNierincarbonpaste(如纳米金属、合成沸石和二氧化硅、Dawson型无electrodefornitriteelectrochemicaldetection[J*.Jour-机/有机混合材料)或新合成的聚合物&nalofMaterialsScience:MaterialsinEectmnics,2019,30(4):3283-:[15*杜军,朱或,周海燕,]bopcteelectrodes[J*.Analy/cai极(nHAP-PE)差分脉冲溶出伏安法检测水中铅、镉Chemiwg,1958,30(9):1576-[J*.环境与发展,2019(10):109-111,[2*ALICADEHT,GANJALIMR,AKHOUNDIANM,elal.[16*田一骅,马红超,董晓丽,(HAP-CPE)预镀钳膜法检测水体中的Pb2+和(III)usingacarbonpasteelectrodemodNiedwithnano-Cd2+[J*.大连工业大学学报,2018(2):113-116,sizedce/um-imp/ntedpolymerandmul/wadedcarbon[17*AFZALIM,MOSTAFAVIA,NEKOOIER,[J*.MicrochimicaActa,2016,183(3):ve/ammet/csensorbasedonpCadiumnanoparticles/1123-[3*徐桂英,王凤平,-cancerdrug电极的制备及性能综述[J*-化学研究,2008,19(3):pemetrexed[J*.JournalofMolecularLiquids,2019,108-:456-465.[4*卢小泉,张炎,康敬万,[18*乔月纯,高凤丽,[J*.分析测试学报,2001(4):[J*.化学研究与应用,2016,28[5*伍华,朱佳,段景峰,(10):1390-[J*.应用化工,2012(5):144-147.[19*牙禹,蒋翠文,李悉,[6*SVANCARAI,[J*.食品科学,2017carbonpasteelectrodes[J*.ChemickeListy,1999,93(22):218-222.(8):498-499.[20*GUPTAV,KARIMIMH,AGARWALS,[7*BEITOLLAHIH,TAJIKS,/——1的/0tionofafoodnano-pOeormsensorfordeterminationofdeterminationofhydrazineandphenolusingacarbonvanil/ninfoodsamples[J*.Sensors,2018,18(9):1-[21*TEIXEIRAMC,FELIXFS,THOMASISS,-shOiF/******@SiN2/[*ElotmeCyWs,2016,28(5):1093-[8*LIY,ZHAIX,LIDX,-modifiedwithactivatedcarbon[J*.MicrochemicalJour-tionofbisphenolAa-orderedmesoporouscarbonmodi-nal,2019,148:66--carbonionicliquidpasteelectrode[J*.TaOn-[22*LAGHRILF,FARAHIA,BAKASSEM,-ia,2015,148:362--nitmani/nein[9*SVANCARAI,VYTRASK,KALCHERK,-chitosange/Aedmodifiedcarbonpasteelectrodesinfacts,numbers,andnotes:areviewonpasteelectrode(******@CPE)[J*.InterndionaiJournalofBooogoca(Macoomoecues,2019,131:1155-