化學(xué)修飾電極物理化學(xué)畢業(yè)論文

1、湖北師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1引言引言化學(xué)修飾電極簡介：通過物理或化學(xué)方法將具有所期望性質(zhì)的分子、離子、聚合物、生物質(zhì)等固定在電極表面，對電極表面的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)以及功能進(jìn)行人為的剪裁及控制，構(gòu)成了電化學(xué)中的重要領(lǐng)域－化學(xué)修飾電極(CME)?；瘜W(xué)修飾電極體系中，由于基底電極被異質(zhì)分子覆蓋，構(gòu)成了有別于裸電極溶液單一反應(yīng)界面的多界面體系。這種多界面體系蘊(yùn)涵了較裸電極溶液體系更為豐富的物質(zhì)傳輸、電子傳輸以及電子交換的信息，因此增加了調(diào)節(jié)各種

2、過程參數(shù)的自由度，同時(shí)，也增加了復(fù)雜性。深入研究化學(xué)修飾電極過程動力學(xué)促進(jìn)了電化學(xué)理論的發(fā)展。由于修飾材料來源廣泛，化學(xué)修飾電極被廣泛用于電催化、電分析、化學(xué)以及生物傳感器以及化學(xué)電源領(lǐng)域。近年來被修飾的基底電極從平面電極擴(kuò)展到多孔電極、粉末微電極甚至納米材料，使修飾電極顯示出嶄新的性質(zhì)，開拓了新一代化學(xué)修飾電極體系[1、2]。雖然化學(xué)修飾電極僅有二十余年的歷史，但經(jīng)過電化學(xué)工作者多年不懈的努力，化學(xué)修飾電極在電極制作及表征方法、電荷及

3、物質(zhì)傳輸、電極過程反應(yīng)動力學(xué)理論研究以及應(yīng)用等方面都有長足的發(fā)展，已有大量工作發(fā)表[3～7]。雜多化合物（HPC）是一類早已為人們所熟悉的無機(jī)高分子。在均相和非均相體系中，可作為性能優(yōu)異的酸堿、氧化還原或雙功能催化劑[8]。上世紀(jì)七十年代以來，由于它在工業(yè)上的成功應(yīng)用，引起了世界各國學(xué)者的關(guān)注，許多學(xué)者對雜多化合物在催化領(lǐng)域的應(yīng)用及基礎(chǔ)研究產(chǎn)生極大興趣。每年都有大量文獻(xiàn)報(bào)道有關(guān)這方面的研究結(jié)果。在雜多酸（HPA）中配位原子一般以最高氧化

4、態(tài)存在，因此具有氧化性，常用作氧化型催化劑。它們的氧化還原能力取決于組成元素。其氧化還原性能的高低可以通過極譜及循環(huán)伏安方法來測定它們在溶液中的極譜半波電位及氧化還原電位的高低來評價(jià)。作為多電子氧化劑，雜多酸（鹽）的氧化性可通過改變中心原子或配位原子的結(jié)構(gòu)來調(diào)整。研究表明Keggin結(jié)構(gòu)的PMo12O404、SiW12O403、對ClO3、BrO3的還原具有很好的催化作用。近年來，由于雜多酸（HPA）其本身特殊的結(jié)構(gòu)已引起了許多電化學(xué)工

5、作者濃厚興趣。人們已開發(fā)出了多種均相和多相新型電催化劑[1]；同時(shí)，在電化學(xué)理論方面，應(yīng)用雜多酸研究電極過程的報(bào)道也逐漸增多[9～12]。1985年以來由于多酸化學(xué)修飾電極具有制備方法簡單、電極性能穩(wěn)定和較高的電化學(xué)催化活性而得到了迅速發(fā)展。本文研究了磷鉬雜多酸明膠修飾電極的制備及其對H2O2的催化氧化。研究發(fā)現(xiàn)用該法制備的修飾電極具有制作方法簡單、電極穩(wěn)定性和重現(xiàn)性的優(yōu)點(diǎn)，可作為研究雜多酸修飾電極的一種方法[13]。湖北師范學(xué)院學(xué)士學(xué)

6、位論文3二結(jié)果與討論結(jié)果與討論1、修飾電極的電化學(xué)行為：修飾電極的電化學(xué)行為：圖1a雜多酸明膠修飾電極在0.5M硫酸中的循環(huán)伏安曲線。掃速為50mvs.圖1b修飾電極在不同掃速條件下的循環(huán)伏安曲線，掃速分別為20、40、80、100、200、300、400mvs.循環(huán)伏安顯示：空白明膠膜電極在0.5MH2SO4底液中的背景較小，沒有明顯的峰形，有利于對雜多酸樣品的研究。由圖1a可以看出，在同樣的支持電解質(zhì)中，修飾有磷鉬酸的明膠電極的電化

7、學(xué)行為與在水溶液中的行為極其相似。在0.2～0.4V的電位范圍內(nèi)，可以明顯看出PMo12的三對可逆氧化還原特征峰。因此可以確認(rèn)，雜多酸在明膠中是穩(wěn)定的，其化學(xué)性質(zhì)基本不變。是把雜多酸固定到電極表面上的一種有效方法。不同掃速的伏安行為見圖1b可以發(fā)現(xiàn)其峰電流與掃描速度的一次方正比且其陰陽極峰電流的比值為1，峰峰電位差保持不變，說明膜內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)非擴(kuò)散控制的可逆表面過程。2、PHPH值的影響值的影響實(shí)驗(yàn)表明，膜修飾電極在PH為0～7

8、的溶液中，隨PH值的增大，峰電位負(fù)移，峰電流隨之減小，峰電位的移動符合下列關(guān)系式：))((2.59][][lg2.59mVPHPHHHE??????峰電位隨溶液PH增大而負(fù)移說明H參與了電極反應(yīng)。當(dāng)PH7時(shí)，峰形變壞，峰電流下降，說明膜被破壞。這是雜多酸膜在堿性介質(zhì)中發(fā)生分解而不能穩(wěn)定存在所至。3、修飾膜的穩(wěn)定性修飾膜的穩(wěn)定性膜修飾電極在0.5molLH2SO4溶液中于0.1～0.5V間經(jīng)過連續(xù)循環(huán)伏安掃描30小時(shí)，0.50.40.30