基于改进计时电流法精确模型的数值解仿真及实验验证

根据电极表面被测物浓度变化经验公式所建立的改进计时电流法的理论模型,只能定性分析响应电流峰值与被测物浓度关系,无法准确描述响应电流峰值与反应体系及激励电势中其它参数的关系.为解决该问题,利用能斯特方程与扩散定律,建立了描述电极表面被测物浓度与响应电流关系的积分方程,通过数值分析方法求解得到该积分方程数值解.进而利用数值仿真得到精确的电流与时间关系曲线,分析了电流峰值与试剂浓度、惯性时间常数、参比电极标准电势、激励电势初始值以及稳态值之间的关系.最后,利用改进计时电流法的电路装置对K3[Fe(CN)6]试剂进行测试,实验结果表明该数值模型比经验模型更接近真实情况,也验证了由该模型推导得到的各参数之间关系的正确性.     

高效毛细管电泳的计时电位型检测器

将微恒电流施加于导电膜接口式毛细管电泳电化学计时电位型检测器的工作电极与辅助电极之间，记录工作电极－参比电极间的一阶倒导数计时电位信号，该信号的峰高与被测金属离子浓度在约3个数量级范围内呈线性关系；计时电位型检测器可检测碱金属离子和碱土金属离子，检出限为1－8μg/L。     

氮掺杂碳球/银纳米材料用作过氧化氢传感器

以氮掺杂碳球作为载体负载银纳米材料,并将其用作非酶电化学传感器对过氧化氢进行检测.考察了过氧化氢浓度、扫描速率对电化学信号的影响,并采用计时电流法对传感器的性能进行了研究.电化学测试结果表明,该复合材料在磷酸缓冲溶液中对过氧化氢还原响应快速、稳定,重复性良好,可以达到1.5μmol/L的检出限.     

修饰的多壁碳纳米管糊电极用于生物与制药样品中苄丙酮香豆素电催化氧化和测定

采用一种简单灵敏的方法开发了在多壁碳纳米管修饰的ZnCrFeO4糊电极(MWCNTs/ZnCrFeO4/CPE)表面测定苄丙酮香豆素的新型传感器.运用循环伏安法、差示脉冲伏安法、计时电流法和电化学阻抗谱考察了该化学修饰电极上苄丙酮香豆素的电化学性能.结果表明,MWCNTs/ZnCrFeO4/CPE电极对苄丙酮香豆素氧化表现出较高的电催化活性,在pH=4时,产生峰值氧化电流约0.97 vs Ag/AgCl参比电极.当苄丙酮香豆素浓度在0.02-920.0 μmol/L范围内,该峰电流与其呈线性关系,检测极限(3σ)为0.003 μmol/L.另外,运用差示脉冲伏安法测定了MWCNTs/ZnCrFeO/CPE电极上苄丙酮香豆素的催化反应速率常数和扩散系数.     

16通道神经信息双模检测分析仪的研制与应用

研制了一种可检测分析神经电生理信号和递质化学信号的16通道双模检测分析仪.仪器山硬件和软件系统组成,其电流和电压分辨率分别为10 pA和0.6 μV,具备实时峰电位分离,数字IIR滤波,计时电流法,循环伏安法等常用电生理和电化学检测分析方法.为验证仪器的性能分别进行了电生理信号和电化学信号的检测实验.在SD大鼠脑部电生...     

新型多壁碳纳米管/白藜芦醇印迹溶胶-凝胶层层组装电化学传感器研究

采用电化学沉积方法将印迹溶胶-凝胶膜沉积到功能化碳纳米管(MWNT-COOH)修饰的碳电极表面,成功研制一种新型多壁碳纳米管/白藜芦醇印迹溶胶-凝胶电化学传感器.采用扫描电镜(SEM),循环伏安法(CV),方波伏安法(SWV)和计时电流法(i-t)详细考察该印迹溶胶-凝胶膜的形态和电化学性能.结果表明该传感器对白藜芦醇具有较高的选择性和亲和性.与无多壁碳纳米管修饰的印迹传感器比较,MWNT层修饰的印迹传感器电流响应信号明显提高.白藜芦醇与印迹溶胶-凝胶膜的特异性结合使该传感器的电流发生变化,电流变化与白藜芦醇浓度在5.0×10-7～8.0×10-5mol?L-1范围内呈良好线性关系,检测限为5.1×10-8mol?L-1,该传感器成功应用于葡萄酒中白藜芦醇含量的检测.     

修饰的多壁碳纳米管糊电极用于生物与制药样品中苄丙酮香豆素电催化氧化和测定（英文）

采用一种简单灵敏的方法开发了在多壁碳纳米管修饰的ZnCrFeO_4糊电极(MWCNTs/ZnCrFeO_4/CPE)表面测定苄丙酮香豆素的新型传感器.运用循环伏安法、差示脉冲伏安法、计时电流法和电化学阻抗谱考察了该化学修饰电极上苄丙酮香豆素的电化学性能.结果表明,MWCNTs/ZnCrFeO_4/CPE电极对苄丙酮香豆素氧化表现出较高的电催化活性,在pH=4时,产生峰值氧化电流约0.97 vs Ag/AgCl参比电极.当苄丙酮香豆素浓度在0.02–920.0μmol/L范围内,该峰电流与其呈线性关系,检测极限(3σ)为0.003μmol/L.另外,运用差示脉冲伏安法测定了MWCNTs/ZnCrFeO_4/CPE电极上苄丙酮香豆素的催化反应速率常数和扩散系数.     

苯甲酰肼在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电催化氧化及其电化学动力学性质

研究了苯甲酰肼(BH)在MWCNT/GCE上的电化学行为。实验结果表明,BH在GCE上的直接电化学氧化十分迟缓,无氧化峰出现,但在MWCNT/GCE上BH在0.20 V处出现了一个不可逆氧化峰,且峰电流大幅度增大,表明MWCNT/GCE对BH电化学氧化具有良好的催化作用。同时用计时库仑法(Chro-nocoulometry,CC)和计时电流法(Chronoamperometry,CA)测定了电极过程动力学参数:扩散系数D=8.73×10-5cm2.s-1,电子转移系数α=0.85,电极反应速率常数kf=1.45×10-3s-1。稳态电流-时间实验结果表明,电流响应信号随其浓度成比例增长,响应时间小于6 s,最低响应浓度为1×10-6mol/L。该方法可用于BH电化学定量测定。     

微芯片毛细管电泳电化学/电化学发光同时检测药物分子

提出了基于毛细管电泳芯片的电化学和电化学发光同时检测技术.在此芯片系统中,三联吡啶钌Ru(bpy)₃²⁺[Tris(2,2'-bypiridyl) ruthenium(Ⅱ)]既作为电化学发光(ECL)检测所需的发光试剂与被分析物反应,生成激发态的Ru(bpy)₃^2+*,从而产生电化学发光信号;又具有催化作用参与电极表面的电化学反应,从而得到增强的电流响应.电化学信号与电化学发光信号同时产生并被分别纪录,从而实现了电化学和电化学发光的同时检测.这种芯片由两部分构成,分别是带有分离和进样通道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)层和ITO(Indium tin oxide)工作电极底片.PDMS层与ITO电极底片采用可逆键合的方式组成芯片,该芯片大大简化了操作过程,提髙了发光信号的采集效率.在整个实验过程中,ITO电极表现出良好的稳定性,可长时间多次使用.选用山莨菪碱和氧氟沙星两种药物分子作为被分析物,对芯片系统性能进行了表征.     

光电化学传感器的构建及研究进展

光电化学传感器是以光为激发源,光电流或光电压为检测信号,通过电化学、生物识别等手段定量分析待测物与光电流或光电压之间关系的新型技术。其原理是当光照射到光电活性材料时,材料中的电子受到激发,其上面的识别探针捕获目标分析物,引起光电流或光电压变化。当目标物的浓度变化时,光电信号发生相应的变化,两者之间呈现出函数关系,因此,可以通过光电信号变化,来定量测定目标物。在光电化学传感器中,因其激发源(光)与检测信号(电流或电压)的完全分离极大地减少了背景信号的干扰;又因具有响应快速、灵敏度高、设备简单、价格低廉易于微型化等优点,使光电化学传感器在各大领域备受瞩目。本文介绍了光电化学传感器的基本原理、特点、分类及其应用,并对有代表性的研究和发展前景做了总结和评述。     

气体在不同离子液体中电化学响应灵敏度的研究

不同气体在不同离子液体中的电化学响应存在差异。本文以氢气、氧气作为目标研究气体,采用循环伏安法和计时安培电流法研究对比了基于两种不同离子液体[Bmpy][NTf₂]和[Bmim][NTf₂]的电化学传感器中气体的电化学行为,并就气体电化学信号的响应时间及灵敏度等电化学行为进行了讨论分析。结果表明:在[Bmpy][NTf₂]和[Bmim][NTf₂]中检测氢气的灵敏度分别为4.93μA/%和0.03μA/%,且其电化学信号值与浓度均呈线性正比关系;在[Bmpy][NTf₂]和[Bmim][NTf₂]中检测氧气的灵敏度分别为-0.055 mA/%和-0.002 mA/%,且其电化学信号值与浓度均呈线性正比关系。研究发现:相比于离子液体[Bmim][NTf₂],[Bmpy][NTf₂]中气体的灵敏度更高,响应性能更好,且对于氢气和氧气的混合气体同样适用。通过研究优选出更适用于检测氢气氧气的离子液体电解质溶液,为后续电化学气体传感器的开发研究提供了理论依据与技术支持。     

介孔碳化钨纳米片团簇的制备及其电催化析氢性能

采用阳极氧化法与原位还原碳化法相结合,在电击穿条件下可控制备了具有介孔结构的碳化钨纳米片团簇(WC NFs).通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测试表征其物相、微观结构和孔径分布.在1 mol·L-1 H2SO4溶液中采用线性扫描伏安法、循环伏安法、计时电流法以...     

基于Nafion固定磷钼酸和石墨烯共修饰PEDOT膜电极的电化学过氧化氢传感器

以玻碳电极（GCE）为基底电化学聚合制得聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）膜修饰电极,再通过Nafion共固定磷钼酸和石墨烯构建了一种新型的无酶电化学H₂O₂传感器. 利用扫描电子显微镜（SEM）表征制得的修饰电极,并通过循环伏安法和计时电流法研究了传感器对H₂O₂的响应性能. 结果表明,在优化条件下,该传感器对H₂O₂还原具有良好的电催化性能,检测H₂O₂的线性范围为2.91×10^-6 ~ 1.83×10^-2 mol•L^-1,检出限和灵敏度分别为9.90×10^-7 mol•L^-1（S/N = 3）和112.5 μA•（mmol•L^-1）^-1. 此外,该传感器还具有良好的重现性和选择性.     

碘化铅作为空穴传输层在P3HT:PC61BM聚合物太阳能电池中的增强效果

开发了一类新型阳极界面缓冲材料PbI₂,制备了结构为ITO/PbI₂/P3HT:PC₆₁BM/Al(氧化铟锡导电玻璃/碘化铅/聚三已基噻吩:富勒烯衍生物/铝)的器件,制备工艺包括旋涂和蒸镀,考察了PbI₂在聚合物太阳能电池原型器件ITO/P3HT:PC₆₁BM/Al中的效果。不同碘化铅浓度,退火温度,退火时间,对PbI₂薄膜的质量都会有影响。很显然,高质量的PbI₂薄膜将会带来好的光电转化效率。PbI₂薄膜的透光性,结晶性,以及表面形貌可以用来描述所成薄膜的质量好坏。对能带来最好性能的碘化铅薄膜进行了紫外-可见光谱,X射线粉末衍射(XRD),原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM)等表征。实验发现,太阳能电池器件的效率对PbI₂浓度比较敏感,最优化的条件为,旋涂浓度为3 mg·mL^-1,100 ℃退火30 min,其电池的开路电压(V_oc)达到0.45 V,短路电流密度(J_sc)为7.9 mA·cm^-2,填充因子(FF)为0.46,与没有界面缓冲材料的器件相比,光电转换效率(PCE)由0.85%提高到1.64%。     

空气中SO2 对直接甲醇燃料电池性能影响

直接甲醇燃料电池（DMFC）通常采用空气中氧气作为氧化剂,但空气中硫化物、氮化物等污染物会对电池性能造成影响. 本文采用恒流放电曲线、极化曲线、循环伏安扫描（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法,研究SO₂对DMFC电池性能影响,分析其毒化作用机制. 研究表明,SO₂毒化导致催化剂电化学活性面积（ECSA）减小,氧还原反应（ORR）电荷转移电阻增大,从而造成DMFC电池开路电压和工作电压加速衰减,峰值功率密度减小. 进一步探究了三种恢复策略,空气吹扫与I-V变载操作都只能实现电池性能的部分恢复,CV扫描可完全恢复电池性能.     

纳米氧化锰负载钛基电催化膜制备及处理含酚废水性能研究

以多孔钛膜为基膜,醋酸锰为锰源,采用溶胶凝胶法制备出负载纳米氧化锰的钛基电催化膜（nano-MnO_x/Ti膜）. 运用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安法(CV)、交流阻抗法（EIS）和计时电流法(CA)等测试手段,对MnO_x/Ti膜电极的微观形貌、晶型、电化学性能等进行表征. 结果表明：所得催化剂是由直径为50 nm的γ-MnO₂和Mn₂O₃纳米棒所组成,且均匀分布于Ti膜上,负载催化剂后钛膜电极电化学性能和催化性能明显提高,催化剂与基体之间键合的形成提高其稳定性. 以棒状nano-MnO_x/Ti膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理含酚废水,当苯酚溶液浓度为10mmol·L^-1,电流密度为0.25mA·cm^-2、停留时间为15 min时,COD去除率可达95.1%.     

Enhanced performance of ruthenium dye-sensitized solar cell by employing an organic co-adsorbent of N,N'-bis((pyridin-2-yl)(methyl) methylene)-o-phenylenediamine

A pyridine-anchor co-adsorbent of N,N'-bis((pyridin-2-yl)(methyl) methylene)-o-phenylenediamine(named BPPI) is prepared and employed as co-adsorbent in dye-sensitized solar cells(DSSCs). The prepared co-adsorbent could overcome the deficiency of N719 absorption in the low wavelength region of visible spectrum, offset competitive visible light absorption of I₃^-, enhance the spectral responses of the co-adsorbed TiO₂ film in region from 300 nm to 750 nm, suppress charge recombination, prolong electron lifetime, and decrease the total resistance of DSSCs. The optimized cell device co-sensitized by BPPI/N719 dye gives a short circuit current density of 12.98 mA cm^-2, an open circuit voltage of 0.73 V, and a fill factor of 0.66 corresponding to an overall conversion efficiency of 6.22% under standard global AM 1.5 solar irradiation, which is much higher than that of device solely sensitized by N719(5.29%) under the same conditions. Mechanistic investigations are carried out by various spectral and electrochemical characterizations.     

原位生长Pd/Ni(OH)2/NF复合催化剂及其析氢性能

采用水热合成法在泡沫镍上原位构建了低贵金属含量的钯/氢氧化镍纳米复合催化剂（Pd/Ni（OH）₂/NF）。通过扫描电镜,能谱仪,X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析技术表征了催化剂的形貌和微观结构;运用线性扫描伏安法,电化学阻抗谱和计时电流法等手段研究了催化剂的催化析氢性能。实验结果显示复合催化剂具有特殊的微观构型,超薄的Ni（OH）₂薄片生长在泡沫镍表面,纳米尺寸的钯均匀地镶嵌在氢氧化镍薄片中。催化剂表面的氢氧化镍有利于促进水的解离,加快氢中间体的形成;均匀分散的钯极易吸附解离的氢中间体,快速地复合成氢气分子。我们发现复合催化剂能协同加快析氢反应过程,极大地降低析氢过电位,提高了析氢活性。此外,复合催化剂原位生长在泡沫镍上,有效地提高了催化电极的稳定性。     

基于分子印迹电聚合膜的双酚A电化学传感器

以双酚A为模板分子,邻氨基苯硫酚为单体,采用自组装和电聚合方法,在电极表面制备了对双酚A有选择性的分子印迹聚合物膜.通过循环伏安法研究传感器对双酚A的响应特性.结果表明: 在6.0×10-7～5.5×10-5 mol/L浓度范围内峰电流值与浓度呈良好线性关系(r=0.991);检出限2.0×10-7 mol/L; 相对标准偏差<5%(n=9),达到稳定电流所用时间约2 min.此传感器具有良好的选择性、重现性及稳定性.通过交流阻抗技术和计时电流法表征了电极表面膜的电化学性质.将传感器初步用于实际样品的分析,获得了较满意的结果.