化学修饰电极制备及在环境监测中的应用

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化学修饰电极的制备及其在环境监测中的应用

摘 要

化学修饰电极（CME）是当前电化学、电分析化学中十分活跃的研究领域，其应用研究范围非常的广泛。本文综述了化学修饰电极的定义、种类、如何制备，应具有的表征及其实际的意义，即在环境监测中的应用。让我们从中认识了什么是化学修饰电极，应该如何制备电极使具有针对性和特效性，尤其是在环境监测中的应用包括：重金属离子、非金属和胺类、酚类等有机化合物的监测与治理。主要利用的是化学修饰电极的高灵敏、高效性的特性，对环境中的污染物进行监测与治理，从而尽可能的减少环境污染对人体的危害及各种动植物的危害和全球环境的影响。在环境监测的实例中，将体现出化学修饰电极在实际中的运用和给人类社会带来的巨大利益，并展望了化学修饰电极在实际中的应用前景。

关键词：修饰电极，制备，环境监测，应用

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Preparation of chemically modified electrode and its application

in environmental monitoring

ABSTRACT

Chemically modified electrode (CME) are the current Electrochemistry, Analytical Chemistry electricity very active area of research, its applications are very broad scope of the study. In this paper, the definition of chemically modified electrodes, types, how the preparation, characterization and should have practical significance, namely, in environmental monitoring applications. Let us get to know what are chemically modified electrode, the electrode should be prepared to make targeted and effective, especially in environmental monitoring applications include: heavy metal ions, non-metallic and amines, phenols and other organic compounds monitoring and governance. The main use of chemically modified electrodes are the characterization of the characteristics of the pollutants on the environment monitoring and management, thereby reducing possible health hazards of environmental pollution on plants and animals and all kinds of hazards and the global environment . Examples of environmental monitoring will reflect the chemically modified electrode use in practice and to human society brought about enormous benefits and the prospect of a chemically modified electrode at the prospect of practical application.

KEY WORDS: Modified electrode, Preparation, Environmental monitoring, Application

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目 录

前 言 .................................................................................................. 1 第1章化学修饰电极的制备与方法分类........................................... 2

1.1共价键结合法.......................................................................... 2 1.2吸附法 ..................................................................................... 3 1.3高聚物涂层法.......................................................................... 4 第2章化学修饰电极在环境监测中的应用（一） ........................... 6

2.1大气监测 ................................................................................. 6 2.2水污染监测.............................................................................. 6 2.3土壤监测 ................................................................................. 7 第3章 化学修饰电极在环境监测中的应用（二） ......................... 9

3.1 阴离子的监测......................................................................... 9 3.2 有机物的监测....................................................................... 10 第4章化学修饰电极的应用展望..................................................... 12 结 论 ................................................................................................ 13 谢 辞 .................................................................................................. 14 参考文献 ............................................................................................ 15 外文资料翻译 .................................................................................... 17

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前 言

目前，化学修饰电极(CME)在环境监测中的应用，已成为CME研究的重要方向。本文综述了化学修饰电极的定义、种类及如何制备，应具有的表征及其实际的意义，即在环境监测中的应用。让我们从中认识了化学修饰电极并且应该如何制备电极使具有针对性和特效性，尤其是在环境监测中的应用包括：重金属离子、胺类、酚类等有机化合物的监测及生物监测。主要利用的是化学修饰电极的高灵敏、高效性的特性，对环境中的污染物进行适时高效监测。有关CME在微量及痕量分析方面应用的报道，日益增多。近几年，有关报道增加的趋势尤为明显。在环境监测的实例中，将体现出化学修饰电极在实际中的运用和给人类社会带来的巨大利益，并展望了化学修饰电极在实际中的应用前景。

化学修饰电极(CME)是在电极表面接上所需要的化学基团,以使其高选择性地进行所期待的反应或使其拥有某种特定的电化学性质。

因此,CME用于环境监测在提高选择性和灵敏度以及实现遥测等方面具有独到的优越性。事实上,CME在环境监测的应用是随着它在分析化学中的广泛应用而逐渐渗入的,而这一成果则归功于八十年代聚合物薄膜CME的出现。与早期采用共价键合法和吸附法制备的单分子层CME相比,聚合物薄膜CME不仅电化学响应灵敏,制备简单,而且由于聚合物薄膜本身提供了固有的化学物理稳定性,故电极的重现性好且使用寿命长。特别是聚合物薄膜表面结构造成空间的、静电的、化学的等特殊微环境,可广为环境监测所用[1]。

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第1章化学修饰电极的制备与方法分类

化学修饰电极的分类方法很多，在这里主要是按其性质进行分类，包括以下三种：

1.1共价键结合法

这是最早采用的化学修饰法。在电极表面上欲得到高浓度的功能团，首要的是向电极表面引入可供键合的基团。修饰方法一般分为二步进行:第一步是电极表面的预处理，第二步是做表面有机合成，最后把目的功能团键合于电极上。对石墨体系电极的化学修饰方法如图l-1。已知处于含氧气氛中的石墨，其表面上常有一COOH、一CO、一OH、一内酯等基团存在。的电极预处理多用空气氧化法来导人含氧基，但其浓度不高，而且只在与碳层垂直的棱面上产生，在与碳层平行的基面无反应。若用高锰酸钾、重铬酸钾、浓硝酸及过氯酸钠等做湿法氧化处理，就能导人相当量的含氧基(0~10

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克分子/厘米2)。此法手续简便，但存在试剂沾污不易清除的缺

点。最好采用氧等离子体处理(或先用氢等离子体刻蚀后再与氧接触，或与微波产生的原子态的氧反应)，导入的含氧基浓度较高，速度快，也无沾污而且重现性也好。为进一步提高相同的含氧基的浓度，还可在氧化后再用还原剂，如氯化锂铝、硼化氢、硼氢化钠、硫代硫酸钠等进行还原处理，使石墨表面的含氧基均变为一OH基，提供了高浓度的为键合反应的基。常用硝化剂如混合酸处理，也可在电极表面上直接导人胺基，或先用氢等离子体清洁石墨表面，再与含一NH2的试剂反应;甚至还可用氨等离子体直接向电极表面导入胺基。此外，将碳纤维在真空中加热到1000℃以上，清除氧化物就会使电极表面活化，冷却到室温后，与溴化乙烯或卤化丙烯相接触而导入卤基。

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