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化学修饰电极
化学修饰电极

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数理化

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  • 作 者:董绍俊等著
  • 出 版 社:北京:科学出版社
  • 出版年份:2003
  • ISBN:7030110048
  • 页数:641 页
图书介绍:本书系统地介绍化学修饰电极的由来、表面分子设计与制备、表征方法、膜内的电荷传输、电极过程动力学、蛋白质的电子转移等,展望了化学修饰电极的发展前景,并对近期受到关注的无机膜和聚合物膜修饰电极另列章节分别论述。
《化学修饰电极》目录

第一章 绪论 1

1.1 化学修饰电极的发展过程 1

1.1.1 化学修饰电极的来源 1

1.1.2 化学修饰电极的兴起 3

1.1.3 电极表面的化学修饰 4

1.2 IUPAC对化学修饰电极的命名和定义 5

1.2.1 命名和定义 6

1.2.2 有关聚合物薄膜的性质 8

1.3 有关化学修饰电极的几个方面 8

1.3.1 化学修饰电极的含义 9

1.3.2 化学修饰电极的安培检测 9

1.3.3 化学修饰电极电催化的类型和特点 9

1.3.4 化学修饰电极在分析化学中的意义 10

1.3.5 电极表面修饰与酶电极的发展 11

1.3.6 电极表面微结构呈现电学和光学的响应 11

1.3.7 化学修饰电极与立体有机合成 12

1.3.8 分子修饰半导体表面对能量转换的作用 12

1.4 化学修饰电极的研究、理论和应用 13

参考文献 13

第二章 化学修饰电极的制备和类型 16

2.1 固体电极表面的清洁处理 17

2.1.1 鉴定固体电极表面的方法 17

2.1.2 机械研磨和抛光 18

2.1.3 化学法和电化学法处理 19

2.2 共价键合法 19

2.2.1 碳电极为基的化学修饰 19

2.2.2 金属和金属氧化物为基的化学修饰 22

2.3 吸附法 23

2.3.1 化学吸附法 23

2.3.2 欠电位沉积法 25

2.3.3 LB(Langmuir-Blodgett)膜法 28

2.3.4 SA(Self-Assembling)膜法 30

2.4 聚合物薄膜法 32

2.4.1 从聚合物出发制备 32

2.4.2 从单体出发制备 34

2.5 组合法 39

2.5.1 化学修饰碳糊电极(CMCPE)的制备 40

2.5.2 CMCPE的活化和再生 40

2.6 其他方法 41

2.6.1 混合价态化合物修饰 41

2.6.2 金属、金属氧化物和多酸类 41

2.6.3 沸石和黏土类 43

参考文献 44

第三章 化学修饰电极的表征 52

3.1 电化学方法表征化学修饰电极 52

3.1.1 循环伏安法 52

3.1.2 计时电流法 58

3.1.3 计时库仑法 62

3.1.4 计时电位法 63

3.1.5 脉冲伏安法 67

3.1.6 电化学交流阻抗谱(EIS) 67

3.1.7 超微电极上的计时电流法 70

3.2 光谱法研究化学修饰电极 72

3.2.1 现场光谱电化学基本原理 72

3.2.2 紫外-可见光谱电化学法 73

3.2.3 红外光谱电化学法 85

3.2.4 激光光谱法 90

3.3 波谱法表征化学修饰电极——电子自旋共振(ESR) 92

3.4 表面分析能谱法表征化学修饰电极 95

3.4.1 表面分析能谱的概述 95

3.4.2 XPS和AES表征化学修饰电极 98

3.5 现场X射线衍射法表征化学修饰电极 100

3.5.1 现场EXAFS电化学池 100

3.5.2 表征化学修饰电极 100

3.6 石英晶体微天平(QCM)表征化学修饰电极 102

3.6.1 QCM的基本原理 102

3.6.2 表征化学修饰电极 103

3.7 显微学表征化学修饰电极 105

3.7.1 扫描电子显微镜 105

3.7.2 扫描隧道显微镜 107

3.7.3 扫描电化学显微镜(SECM) 110

参考文献 114

第四章 单分子层化学修饰电极的电极过程动力学 121

4.1 等温吸附理论 121

4.1.1 Langmuir等温吸附 121

4.1.2 Frumkin等温吸附 122

4.1.3 Temkin等温吸附 122

4.2 单分子层化学修饰电极反应的总过程 123

4.3 理想单分子层化学修饰电极的电化学响应 123

4.4 非理想单分子层化学修饰电极的电化学响应 126

4.5 氧化还原型单分子层化学修饰电极表面反应异相动力学 130

4.5.1 理想氧化还原型单分子层化学修饰电极的异相动力学 130

4.5.2 非理想氧化还原型单分子层化学修饰电极的异相动力学 133

4.6 单分子层化学修饰电极电催化动力学 134

4.6.1 旋转圆盘电极的稳态伏安法 135

4.6.2 单分子层化学修饰电极不稳定电催化动力学的研究方法 138

4.6.3 单分子层化学修饰电极电催化过程的循环伏安理论 143

参考文献 147

第五章 聚合物膜内的电荷传输 149

5.1 电解质溶液中的电荷传输 149

5.1.1 离子的扩散 149

5.1.2 离子的电迁移 150

5.1.3 离子的对流扩散 150

5.1.4 离子间的电子自交换 151

5.2 聚合物薄膜内的电荷传输 153

5.2.1 电子跳跃(电子自交换) 154

5.2.2 氧化还原体在膜内的扩散 155

5.2.3 对离子的电迁移(静电效应) 156

5.2.4 伴随扩散 156

5.2.5 聚合物链在膜内的运动 156

5.2.6 导电聚合物的电荷传输 157

5.2.7 膜内电荷传输定律 157

5.3 电子转移理论 159

5.3.1 Marcus的交叉反应电子转移理论 159

5.3.2 均相电子转移与异相电子转移速率常数的关系 160

参考文献 161

第六章 聚合物薄膜修饰电极的电极过程动力学 166

6.1 引言 166

6.2 聚合物膜修饰电极上的电极反应总过程 166

6.2.1 非氧化还原型聚合物膜修饰电极过程 166

6.2.2 氧化还原型聚合物膜修饰电极异相电极过程 167

6.2.3 氧化还原型聚合物膜修饰电极电催化过程 167

6.3 聚合物膜修饰电极的渗透过程 168

6.3.1 聚合物膜的渗透过程 169

6.3.2 聚合物膜的渗透理论 170

6.3.3 聚合物膜的渗透动力学研究 173

6.4 聚合物膜修饰电极的异相动力学过程 179

6.4.1 膜/溶液界面的异相动力学 179

6.4.2 膜/电极界面的异相动力学 179

6.5 聚合物膜内电子转移过程动力学 181

6.6 氧化还原型聚合物膜修饰电极电催化动力学 181

6.6.1 考虑双因素的电催化过程 182

6.6.2 考虑四因素的电催化过程 184

6.6.3 考虑五因素的电催化过程 197

6.6.4 考虑六因素的电催化过程 202

6.6.5 预活化电催化过程 203

6.6.6 电催化公式的应用 204

6.7 非氧化还原型聚合物膜修饰电极电催化动力学 210

6.7.1 微异相催化的宏观过程 211

6.7.2 微异相催化的微观过程 212

参考文献 214

第七章 化学修饰电极的功能与效应 217

7.1 化学修饰电极电催化 217

7.1.1 化学修饰电极电催化的一般原理及影响因素 217

7.1.2 化学修饰电极电催化氧还原 220

7.2 化学修饰电极的光电化学 231

7.2.1 光阳极腐蚀的防护 231

7.2.2 光电催化 234

7.2.3 化学修饰半导体电极的光敏作用 235

7.3 化学修饰电极的电化学发光 237

7.4 化学修饰电极用于有机电合成 237

7.4.1 氧化还原型化学修饰电极电催化在电合成中的应用 237

7.4.2 生成物选择的反应 239

7.4.3 基质选择的有机电合成 242

7.5 化学修饰电极的电色效应 243

7.5.1 染料化学修饰电极的电色效应 244

7.5.2 无机膜化学修饰电极的电色效应 246

7.5.3 聚合物膜化学修饰电极的电色效应 247

7.6 化学修饰电极作为分子电子器件 248

7.6.1 化学修饰电极的整流作用 248

7.6.2 化学修饰电极制备的电化学晶体管 251

7.6.3 化学修饰电极的离子门效应 254

7.6.4 化学修饰电极的人工肌肉功能 254

7.6.5 化学修饰电极的去离子化效应 255

7.7 化学修饰电极的电化学控制释放 256

7.7.1 化学修饰电极的共价键合负载 257

7.7.2 化学修饰电极的离子键合负载 259

参考文献 261

第八章 无机化合物薄膜修饰电极 267

8.1 多核过渡金属氰化物薄膜修饰电极 267

8.1.1 过渡金属氰化物的结构和性质 267

8.1.2 过渡金属氰化物膜的制备 268

8.1.3 电化学行为 269

8.1.4 热力学和动力学因素 273

8.1.5 应用 274

8.2 黏土类薄膜化学修饰电极 275

8.2.1 黏土的基本结构与特性 275

8.2.2 修饰电极的制备与膜的定向 276

8.2.3 电中性物质通过黏土薄膜的扩散 278

8.2.4 荷正电的电活性物质的离子交换 279

8.2.5 荷负电的电活性物质的电化学行为 282

8.2.6 应用 283

8.3 分子筛薄膜修饰电极 283

8.3.1 分子筛的结构及性能 283

8.3.2 修饰电极的制备方法 284

8.3.3 修饰电极的分子识别 288

8.3.4 分子筛中的扩散与传输 289

8.3.5 分子筛修饰电极的应用 290

8.4 多酸化学修饰电极 290

8.4.1 多酸化合物的结构及特性 290

8.4.2 多酸修饰电极的制备方法 292

8.4.3 多酸修饰电极的电化学性质及电催化作用 294

8.4.4 金属取代杂多酸 297

参考文献 299

第九章 聚合物薄膜修饰电极 304

9.1 惰性薄膜 304

9.2 电活性(氧化还原)聚合物薄膜 305

9.2.1 电化学行为 305

9.2.2 各种因素对伏安行为的影响 307

9.2.3 几种新型电活性聚合物薄膜举例 309

9.3 离子交换聚合物薄膜 315

9.3.1 阴离子交换剂 315

9.3.2 阳离子交换剂 319

9.4 导电聚合物薄膜 329

9.4.1 聚吡咯 329

9.4.2 聚噻吩 338

9.4.3 聚苯胺 347

参考文献 362

第十章 化学修饰电极在分析化学中的应用 373

10.1 用于分析的基本要求 373

10.2 选择性富集分离 375

10.2.1 富集、分离过程 375

10.2.2 检测与再生 382

10.3 电催化作用 383

10.3.1 单分子层修饰电极 384

10.3.2 多分子层修饰电极 388

10.3.3 碳糊化学修饰电极 390

10.3.4 金属氧化物修饰电极 391

10.4 选择性渗透 394

10.4.1 大小排阻 395

10.4.2 电荷排阻 397

10.4.3 极性排阻 400

10.4.4 混合控制 402

10.5 离子通道传感器 406

10.5.1 传感器原理 406

10.5.2 LB膜对被测物的识别 406

10.5.3 离子通道的放大作用 407

10.5.4 其他类型离子通道传感器 407

10.6 电位传感器 410

10.6.1 pH传感器 410

10.6.2 聚合物掺杂的阴离子传感器 413

10.6.3 其他类型的传感器 415

参考文献 417

第十一章 化学修饰电极在FIA和HPLC中的应用 422

11.1 基本原理 422

11.2 儿茶酚胺及其代谢产物 424

11.3 过氧化物、肼类化合物 426

11.3.1 过氧化物 426

11.3.2 肼类化合物 427

11.4 碳水化合物和多羟基酚 428

11.5 巯基化合物、醇和α-酮酸 434

11.5.1 巯基化合物 434

11.5.2 醇 436

11.5.3 草酸、α-酮酸和酚酸 437

11.6 NADH和蛋白质 440

11.6.1 NADH 440

11.6.2 蛋白质 441

11.7 无机物质 443

11.8 非电活性离子 444

11.9 阳离子药物和局部麻醉剂 448

11.10 多组分分析 449

参考文献 453

第十二章 氧化还原蛋白质和酶的直接电化学 456

12.1 引言 456

12.2 细胞色素c在联吡啶类修饰金电极上的直接电化学 456

12.2.1 细胞色素c分子的基本化学结构 456

12.2.2 4-吡啶类化合物在金电极表面的吸附 458

12.2.3 实验的促进剂 458

12.2.4 细胞色素c的化学修饰 466

12.2.5 聚赖氨酸的影响 467

12.2.6 pH的影响 467

12.2.7 表面取代、稀释 469

12.2.8 Hill快速吸脱附模型 470

12.2.9 Niki不可逆吸附模型 471

12.2.10 统一的机理 471

12.3 细胞色素c在其他电极上的直接电化学 473

12.3.1 细胞色素c在碳电极上的直接电化学 473

12.3.2 细胞色素c在金属氧化物电极上的直接电化学 475

12.3.3 细胞色素c在金属电极上的直接电化学 478

12.4 其他氧化还原蛋白质的直接电化学 480

12.4.1 肌红蛋白和血红蛋白的直接电化学 480

12.4.2 其他细胞色素类蛋白质的直接电化学 487

12.4.3 其他荷负电的蛋白质的直接电化学 488

12.5 酶的直接电化学 492

12.5.1 过氧化物酶的直接电化学 492

12.5.2 氧化酶的直接电化学 492

12.5.3 氢化酶和脱氢酶的直接电化学 493

12.5.4 对甲酚甲基羟化酶的直接电化学 495

12.5.5 超氧化物歧化酶的直接电化学 496

参考文献 496

第十三章 化学修饰电极在生物传感器中的应用 501

13.1 引言 501

13.2 生物组分的固定化 503

13.2.1 吸附法 503

13.2.2 共价键合法 505

13.2.3 凝胶/聚合物包埋 508

13.2.4 交联 509

13.2.5 其他方法 509

13.3 电极响应的增强 510

13.3.1 电子媒介体 510

13.3.2 有机导电盐电极 516

13.3.3 直接电子转移 520

13.3.4 酶循环与酶法溶出 527

13.3.5 其他方法 530

13.4 干扰和电极玷污的防止 531

13.4.1 化学消除 531

13.4.2 聚合物膜 532

13.4.3 示差测量 532

13.5 全化学法构成的生物传感器 532

参考文献 535

第十四章 化学修饰电极的展望 539

14.1 技术和方法 540

14.1.1 现场观测 540

14.1.2 高灵敏检测 542

14.2 微结构和动力学 547

14.2.1 自组膜 547

14.2.2 聚合物膜 549

14.3 研究与应用 551

14.3.1 在生命科学研究方面 551

14.3.2 在电有机合成中的立体选择 559

14.3.3 微修饰膜的结构与分子电子器件 560

14.3.4 新型化学修饰电极 561

14.3.5 在分析化学中的应用 562

参考文献 565

第十五章 分子自组有序膜 571

15.1 基本问题 571

15.1.1 分子自组单层膜概述 571

15.1.2 分子自组单层膜的类型和表征 572

15.1.3 分子自组单层膜的性质和电化学行为 574

15.1.4 分子自组膜在电分析化学中的应用 590

15.2 自组单层膜 593

15.2.1 金电极上自组单层膜 593

15.2.2 碳电极上有序单层膜 594

15.3 有序多层膜 599

15.3.1 多层膜基底的预处理和功能化 599

15.3.2 有序多层膜的组装方法 600

15.3.3 有序多层膜的表征 604

15.3.4 有序多层膜的应用 608

15.4 模拟生物膜(双层磷脂膜) 611

15.4.1 模拟生物膜的制备和成膜过程动力学 611

15.4.2 模拟生物膜的功能与行为 613

15.4.3 模拟生物膜上蛋白质和酶的行为 614

15.4.4 模拟生物膜的生物电化学传感器 615

15.5 纳米有序膜 616

15.5.1 纳米粒子和纳米苞的制备 617

15.5.2 纳米粒子有序膜的组装 618

15.5.3 纳米粒子有序膜的表征 623

15.5.4 纳米粒子有序膜的应用 625

参考文献 629

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