随着电化学技术日益成熟，该技术被广泛应用于金属、有机物、生物大分子方面的检测。而双极电极有着独特的结构特性，因而被研究者们所关注。双极电极与电化学的结合是电化学的一个重要发展方向，促进了传感器检测方面的应用。为了能特异性的检测某种物质，经常会在电极上组装物质，而组装后的电极一定发生了电阻的变化，而Fe(CN)63-/4-作为一种被广泛使用的电化学体系，探究电阻对其的影响就十分有意义。本论文构建了一类新型的BPE检测平台，并用其探究电阻对于常用电化学体系Fe(CN)63-/4-的影响，并在此基础上，对该平台进行了扫速和Fe(CN)63-/4-浓度的优化并绘制了Fe(CN)63-/4-的标准曲线。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 4
1.1 仪器及试剂 4
1.1.1 实验仪器 4
1.1.2 实验药品 4
1.2 溶液的配制 5
1.2.1 3.0 M KCl 5
1.2.2 不同浓度的Fe(CN)63/4溶液 5
1.3 实验方法 5
1.3.1 玻碳电极的预处理 5
1.3.2 构建双极电化学池 5
1.3.3启动电化学工作站 5
1.3.4 改变电阻，研究电化学信号的变化 6
1.3.5 扫速的对电化学信号的影响 6
1.3.6 Fe(CN)63/4的浓度对电化学信号的影响 6
1.3.7绘制 Fe(CN)63/4标准曲线 6
2 结果与分析 6
2.1 可行性分析 6
2.2 电阻对于该双极电极电化学池的影响 6
2.2 扫速的优化 7
2.3 浓度的优化 9
2.4 Fe(CN)63/4标准曲线 10
3 结论 11
致谢 11
参考文献 11
电阻对于双极电极电化学的影响
引言
双极电极的研究起源于20世纪60年代后期，F *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
leischman，Goodridge等人发现了一种流化床电极，在两根驱动电极之间施加一定的电压可以引起离散型导电颗粒发生电化学反应[13]。因双极电极具有易被修饰，可控、可集成的优点，被广泛的应用分析物的富集和分离、材料的不对称电沉积、生物传感器、多组分的电催化剂筛选[4]。在分析物富集和分离方面，运用BPE可以实现富集和分离同时进行，并且可以提高分析效果；已有文献报导毛细管电泳可以与BPE联用[5]。
在微管道施加一定电压后，溶液与导体表面会产生一定的电势差，当电势差足够大时，导体的两端将会成为阴极或阳极，某些活性物质便可以在电极的两端发生氧化/还原反应，具有这种性质的导体就称为双极电极[6]。双极电极根据电流的流通方式不同，可以分为闭合式（图2A）和开放式双极电极（图1A）。从图1B中可以看出，开放式双极电极的电流同时经过双极电极和溶液，BPE和溶液是并联的。而在闭合式双极电极中（图2B），BPE和溶液是串联的，其电阻小于开放式。因此，相较于开放式双极电极，闭合式电极体系的电流小，施加在溶液/双极电极的电压更大。



图1A 开放式双极电极 图1B 开放式双极电极等效电路图



图2A 闭合式双极电极 图2B 闭合式双极电极等效电路图
双极电极与常规电极系统的区别在于，双极电极和外界电源之间没有直接的连接，因此它处于电中性，在它两端发生氧化反应的速度和还原反应的速度相同。虽然直接检测BPE的电流较复杂，但与电化学检测、电致化学发光、荧光检测的结合，可以解决这个问题，实现对多种物质的高特异性、高灵敏度的检测[7]。
在荧光检测方面，Guerrette等人将荧光反应与双极电极相结合（图3）提出了一种新型的电化学检测方法荧光电化学显微镜（FEEM），该课题组利用双极电极一端发生氧化反应，另一端发生Resazurin还原反应，产物具有荧光的性质，因此可以通过光学显微镜来检测阴极的荧光信号就可以了解双极电极上的电化学过程。由于荧光成像分析方法的特点，它可以实现高处理量、多组分的同时检测[8]。


图3 (A)FEEM机理 (B)Resazurin的荧光还原反应[8]
Oja等人[9]将超微电极(UME)放入亚铁氰化钾溶液(R)中，二氢呋喃(PH2)置于双极电极另一侧，当调节外加电压，使K4Fe(CN)6在超微电极发生氧化反应产生K3Fe(CN)6，产生的K3Fe(CN)6扩散到双极电极的阴极表面，并发生还原反应，从而促进双极电极另一侧发生的PH2氧化反应，产物所发出的荧光可用显微镜检测，如图4所示。随后，他们用该方法成功的对超微电极浓度分布进行成像。


图4 成像装置原理图[9]
此外，还可以用电致化学发光（ECL）来检测双极电极上的电化学反应。双极电极电致化学检测是应用最为广泛的一类。ECL是指电化学发光物质在有一定电压存在的条件下，会产生电化学发光物质激发态，当激发态返回至基态时所发射出来的光线，用光电倍增管捕获并计算出光线强度，以此为依据进行检测的一种方法。
Ding[10]研究组用石墨纸、PDMS和盖玻片构建了一种新型的BPEECL传感器并已经实现了H2O2和癌症标志蛋白的快速灵敏分析。他们在双极电极的阴极电沉积Pt（图5(A)）来催化双氧水的还原反应，从而放大阳极的ECL信号(图5B)。在此基础上，该课题组进行了癌症标志蛋白的检测，如图5C所示，首先在BPE上组装壳聚糖多壁碳纳米管，以此为Ab1提高一个亲水性界面。为了进一步提高分析检测的效果，他们还在Ab2表面组装Au@Pt，来催化H2O2的还原反应。当有目标物质（癌胚抗原（CEA））存在的时候，Au@PtAb2可被电极捕获，从而形成夹心型的结构，通过Au@Pt纳米结构催化H2O2的还原来实现阳极ECL信号的增强，通过对ECL信号的检测可以计算出CEA的浓度，检测的线性范围是：0.0160 ng/mL，最低检出限为5.0 pg/mL，线性方程为I=1590.5 log cCEA+4609.1（cCEA，ng/mL），回归系数R2=0.997。

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