光电化学传感器的构建应用技术

光电化学分析是一种在光照射条件下,电极、光电材料和被分析物之间电荷转移发展的重要检测技术,其基于光电转换和电化学两个过程,结合被分析物产生的光电压或者光电流变化,构建被分析物和光电响应变化之间的定量关系,构建出光电化学传感器,用于环境、生物等方面的分析研究。简要介绍了光电化学传感器,分析了光电化学传感器的构建应用技术。     

TiO2复合纳米材料在电化学酶传感器中的应用

近年来,生物传感器逐渐普及到各领域,如食品检测、生物医疗、化学分析等。随着纳米技术领域的快速发展,通过将各种纳米技术应用到电化学酶传感器,促进电化学酶传感器向全新方向发展。目前,纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特征,与其他材料相比较,其具有光、磁、电等突出表现。在生物传感器方面,要求电极材料具有良好的导电性和相容性,能同步负载大量的生物酶分子,提高生物酶分子与电极间的传递效率,缩短效应时间,提高传感器的灵敏度,从而实现传感器性能最佳化。     

食品中黄曲霉毒素的电化学检测及应用前景

电化学生物传感器是由生物材料作为敏感元件,电极作为转换元件,以电流或电势为特征检测信号的传感器。作为一种快速、经济、灵敏、操作简单的检测工具,能广泛应用于医疗、食品分析、环境监测等领域。本文介绍了基于DNA损伤机理检测黄曲霉毒素的电化学方法,利用DNA损伤机理,构建一种灵敏、简便的电化学传感器,并应用于食品中黄曲霉毒素的检测。与常用的检测分析方法相比,具有检测快速、灵敏、测试费用低等优点,并对其前景进行了展望。     

碳纳米管在电化学传感器中的应用进展

综述了碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)在电化学传感器研究中的应用进展。重点介绍了CNT电极和CNT修饰电极的制备、电化学特性及应用,并对其在DNA电化学生物传感器方面的应用前景与挑战进行了展望。     

基于3D打印技术构建石墨烯电化学生物传感器及其应用研究

超高灵敏度和特异性的电化学生物传感器在环境风险物质监测以及生物医学检测领域具有重要意义,而构建生物亲和性高、制备工艺简单、成本低廉的检查电极是电化学生物传感器走向应用的关键。本文采用3D打印技术制备出重复性良好的三维石墨烯复合电极,然后通过电化学氧化的方法调控表面石墨烯的形貌和氧化基团。所制备的电化学生物传感器在环境污染物微囊藻毒素(MC-LR)的检测中展现出超高的灵敏度,其线性检测区在4×10^-6~1 μg/L,检测限为1.5×10^-7 μg/L。同时,通过改变适配体检测探针后,该电化学生物传感器对于多巴胺、重金属Hg²⁺、四环素等均具有极高的检测灵敏度。本研究为电化学适配体生物传感器走向应用化提供了一种新的思路,为开发超高灵敏度环境监测和生物医学检测传感器提供一定的基础数据。     

脱氧核酶电化学生物传感器高灵敏测定铅离子

基于铅离子脱氧核酶对铅离子的特异性识别作用,研制了用于测定铅离子的高灵敏电化学生物传感器。该传感器以固定于电极表面、末端标记了电信号基团的脱氧核酶作为识别元素和信号探针。当传感界面与含有铅离子的溶液接触时,脱氧核酶的酶链在铅离子的辅助作用下将修饰了电信号基团的底物链切断并使其脱离电极表面,从而使电极表面电信号分子的电流减小,产生用于铅离子定量检测的电信号。在0.5~12.5μg/L的浓度范围内,检测信号与Pb~(2+)浓度呈良好的线性关系,Pb~(2+)的检出限为0.3μg/L。同时,该电化学生物传感器对Pb~(2+)的检测表现出良好的特异性和选择性。     

N、P共掺杂莲藕生物碳材料用于芦丁的电化学传感

以莲藕为生物质原料、聚磷酸铵(APP)为氮磷掺杂剂制备了一种N、P共掺杂生物质碳材料，采用SEM、TGA、XRD、XPS和FTIR对材料的结构、形貌和元素组成进行了表征，并以该碳材料修饰玻碳电极，构建了一种检测芦丁的电化学传感器。采用电化学阻抗谱、循环伏安法和差分脉冲伏安法考察了传感器的电化学性能及芦丁在不同电极上的电化学行为。结果表明，在莲藕与APP质量比为1∶1、热解温度为800℃条件下，制备的热解碳材料修饰电极对芦丁的检测效果最好。在最优化条件下，芦丁浓度与该修饰电极的响应电流呈线性关系，检出范围为0.01～10μmol/L，检出限为1.19×10^–2μmol/L(信噪比=3)。此外，该修饰电极对双黄连口服液和健康人尿样中芦丁的测定效果良好。     

双酚A的电化学行为及其测定

用溶剂热法合成PtNi纳米颗粒,将其修饰在玻碳电极表面制成电化学传感器并将其用于检测。探讨了测试底液、富集电位以及富集时间等实验条件对传感器性能的影响。结果表明,在电位为0.5V条件下,该传感器检测双酚A的线性范围为0.99⁹ 9.9×1 0-6mol/L,其检测限为3.3 6×1 0-7mol/L。该传感器选择性好、灵敏度高、具有良好的重现性和稳定性。     

利用电位传感器对H_2O_2检测的一种新方法

本文着重介绍使用纳米银固定过氧化物酶对过氧化氢进行检测的一种新方法。通过在银电极上自组装硫脲,再通过Ag-S共价键将纳米银自组装到对硫脲修饰的银电极上,最后通过静电吸附作用将过氧化氢酶固定到纳米银上从而制备得到电位传感器。根据酶促反应的专一性测定反应前后电极电位的变化证明,该电位传感器对过氧化氢响应的灵敏度高,其检测范围为10-7~10-2mol/L,检测下限为10-7。此外,本文还对对过氧化氢酶/纳米银/硫脲/银电极体系进行电化学表征,其结果验证了该传感器的成功制备。     

国内无酶葡萄糖电化学传感器研究进展

无酶葡萄糖电化学传感器的研制是近年来的一个研究热点。研究无酶葡萄糖电化学传感器的关键是开发合适的电极修饰材料以提高传感器的性能(如响应时间、线性范围、灵敏度、选择性等)。文章简要的综述了国内的研究论文中的无酶葡萄糖电化学传感器,并对可能的研究趋势做了展望。     

电化学氧化还原法降解卤代有机污染物的研究进展

卤代有机污染物的降解是水污染控制的一项重要课题.在诸多的降解技术中,电化学降解法具备反应条件温和、反应器简单、设备及其运行成本低、毒性副产物少等优点,因而成为一项极具发展前景的环境友好型应用技术.综述了电化学氧化还原降解的反应机理以及目前国内外学者对该技术的研究进展,同时指出该技术研究在实际应用中所存在的问题和不足,并对未来电化学氧化降解卤代有机污染物的技术研究进行了展望.     

Electrochemical hydrogen pump for recirculation of hydrogen in a fuel cell stack

The objective of this work is to evaluate the use of an electrochemical hydrogen pump for recirculation of hydrogen in a fuel cell stack. The hydrogen pump needed about 130 mV at 0.5 A cm⁻², primarily because of the cell resistance (0.18 Ω cm²). This voltage loss was higher than a fuel cell voltage gain resulting from hydrogen recirculation. However, if one pumping cell is used for 10 active cells this means 13 mV loss per cell (or about 2%) which may be an acceptable voltage penalty. A stack with hydrogen recirculation should operate with less voltage fluctuation and should need purging less often than a stack operating with a dead-end mode of hydrogen supply. An additional benefit of hydrogen purification may be achieved in the systems with a fuel processor where operation in a dead-end mode is not possible. Attention must be paid to water management when designing and operating a hydrogen pump within a fuel cell stack.     

电解加工技术研究现状

电解加工是一种以离子形式去除加工件表面材料的方式,使得该技术在微细加工领域具有先天的优势。各种新型电解加工方式的出现,解决了传统电解加工中的不足,在机械、电子、宇航等领域得到广泛应用。     

工业废水电化学处理技术的进展及其发展方向

综述了工业废水电化学处理技术的进展和应用.介绍了电化学氧化、电化学还原、电絮凝、电气浮、电渗析等方法.阐述了电化学氧化技术目前没有工业化的主要原因是低的电流效率、高能耗和大的操作费用,如何提高传质特性、电流效率、开发用于废水处理的高效电解槽是亟待解决的问题.特别指出了未来工业废水电化学处理技术的发展方向是生物难降解废水处理用的阳极材料、电化学反应器、电化学组合技术、生物膜电化学反应器工艺.     

电化学还原合成N-甲基羟胺研究

N-甲基羟胺及其盐酸盐广泛应用于医药和农药中间体的合成,以及核废料处理与回收等领域.采用线性扫描和循环伏安方法,研究了硝基甲烷电还原一步制备N-甲基羟胺及其盐酸盐的反应特性.在盐酸溶液中,硝基甲烷在铜、铜汞齐和镍电极上均具有明显的还原活性,其活性大小依次为铜＞铜汞齐＞镍＞石墨,其中硝基甲烷在铜电极上的还原电位为-0.65～-0.75V(vs.SCE).电解合成试验结果表明,采用铜和铜汞齐作为阴极材料,电合成N-甲基羟胺盐酸盐的电流效率均超过90%,产品收率超过86%;采用镍和石墨作阴极,电流效率和产品收率均较低.其中铜电极在1200～2500A·m-2的电流密度范围内,电解时间为理论电解时间的80%时,具有最好的电流效率.与传统的催化氢化法合成N-甲基羟胺比较,电化学还原硝基甲烷制备N-甲基羟胺盐反应条件温和、污染少、成本低,是一种非常有效的合成新方法.     

Combined electrooxidation and assisted electrochemical coagulation of aqueous phenol wastes

The electrochemical treatment of basic (pH 12) aqueous phenol wastes using stainless steel electrodes is described. Two different processes have been identified in the removal of the phenol from aqueous wastes: electrooxidation, which leads to the formation of carboxylic acids and carbon dioxide, and solids-forming assisted electrochemical processes (including complexation, precipitation and/or coagulation) produced by the generation of Fe³⁺ ions in the waste during treatment. The effect of the initial carbon concentration, temperature and current density has also been investigated. It was determined that increases in the initial carbon concentration and temperature lead to increases in the reaction rates of the treatment processes and that increased current density leads to a decrease in the rate of electrooxidation and an increase in the rate of the solid-forming processes.     

Reactor modelling for electrochemical processes

This paper presents a relatively straightforward approach to the modelling of electrochemical reactors operated in batch or continuous modes. The models are based on ideal flow assumptions of either well-mixed or plug flow and incorporate reaction rate models based on electrochemical kinetics and mass transport at one electrode. General characteristics of the reactor models are described, particularly with regard to the need for good mass transport in metal recovery applications. An example is given on the use of the model in the recovery of a heavy metal (Cd²⁺) from an acidified solution containing Cd(II) and Fe(III) ions. The reaction rate model is based on experimental data.     

电化学复合技术处理有机废水的研究进展

综述了电化学复合技术处理有机废水的研究现状及应用进展,介绍了电解-内电解复合法、电凝聚电气浮法、光电催化氧化法、超声电化学法以及其他电化学复合技术。指出电化学技术与物理、化学、生物和超声等的结合以及如何降低处理成本,实现工业化生产是今后电化学复合技术处理有机废水的发展方向。     

Electrochemical conversion of phenolic wastewater on carbon electrodes in the presence of NaCl

The electrochemical conversion of highly concentrated synthetic phenolic wastewater was studied on carbon electrodes in a batch electrochemical reactor. The effects of reaction temperature, electrolyte concentration, current density and initial phenol concentration on phenol conversion were elucidated. The wastewater was synthetically prepared and used in reactions carried out generally at 25 °C with an initial phenol concentration of 3500 mg dm^?3. Although current density increased, phenol conversion% and initial phenol conversion rate did not increase correspondingly above 35 °C and an electrolyte concentration of 90 g dm^?3. As the voltage values applied were increased, the increasing current density resulted in fast phenol conversion. Kinetic investigations denoted that overall phenol destruction kinetics was of zero order with an activation energy of 10.9 kJ mol^?1. Under appropriate conditions, phenol was completely converted within 15 min for an initial phenol concentration of 98 mg dm^?3 while 8 h was required to gain 95% conversion using 4698 mg dm^?3. Solid polymeric materials were produced at initial phenol concentrations above 500 mg dm^?3 using the appropriate current density. In the reaction medium, only mono‐, di‐ and tri‐substituted chlorophenols were formed and 100% of all species were either oxidised or contributed to the formation of a polymeric structure. Almost all of the phenol loaded to the reactor was converted into non‐passivating polymeric products, denoting a safe and easy method for the separation of phenol. © 2001 Society of Chemical Industry