北京大学电分析课件电分析化学新技术el.ppt

1、Novel Techniques in Electroanalytical Chemistry 电分析化学新技术 Yuanhua Shao（邵元华，教授, Ph.D.） College of Chemistry and Molecular Engineering Peking University,Outline: 1. Spectroscopic techniques (光谱或波谱技术） 2. Nano-electrochemistry (纳米电化学）,General Books: 1* A.J.Bard and L.R.Faulkner, Electrochemical methods,

2、fundamentals and applications, Wiley, New York, 1980 (2nd Edition, 2001) 2 * C.M.A.Brett and A.M.O.Brett, Electrochemistry, Principles, Methods, and Applications, Oxford, 1993 3 * Southampton Electrochemistry Group, New Instrumental Methods in Electrochemistry, Ellis Horwood, Chichester, 1985 4 光谱电化

3、学方法理论与应用，谢远武、董绍俊。 吉林科 学技术出版社， 1993 5 电化学中的光学方法，林仲华，叶思宇，黄明东， 沈培康，北京，科学出版社， 1990 6 Electrochemistry of Nanomaterials, Edited by Gary Hodes, Wiley-VCH, New York, 2001,Part One ( 第一部分) Spectroscopic techniques (光谱或波谱技术） 1.1Introduction 1.2Definition 1.3Examples,1.1Introduction (导言),电分析化学在60年代末期基本上停止 不前，

4、极谱学的研究已经达到其最高峰。 随着其它分析化学技术的发展，极谱学越 来越不重要。光谱电化学及微电极的出现 重新使电化学及电分析化学获得新生！,T. Kuwana in 1964, M.Fleischmann, A.Bewick et al: 1970s to 1980s, in situ 光谱、波谱电化学 M.Fleischmann, M.Wightman et al: ultramicroelectrodes 1970s - 1980s,1.2Definition,60年代初，美国著名电化学家R.N. Adams教授在指导他的研究 生T. Kuwana进行邻二苯胺衍生物电氧化时，观察到电极

5、反应 伴随有颜色的变化，他提出了这样的设想：“能不能设计出一种 能看穿的电极，以光谱的方法来识别所形成的有色物质呢？”。 这个创新思想终于在1964年由Kuwana 实现了。他们第一次使 用的光透电极（OTE）是在玻璃板上镀了一薄层掺杂Sb的SnO2 玻璃（Nesa玻璃）。光谱电化学从此得到了迅速发展，已成为 电化学的一个重要分支。它是各种波谱技术和电化学方法相结 合，在同一个电解池内同时进行测量的方法。其特点是同时具 有电化学和波谱学二者的特性，可以在电极反应过程中获得多 种有用的信息，对于研究电极过程机理、电极表面特性，检测 反应中间体、瞬间状态和产物性质，测定式量电位、电子转移 数，电极

6、反应速率常数和扩散系数等，提供了非常用力的研究 手段。,1.2Definition,光谱电化学方法可分为非现场型（ex situ）和现场型 （in situ）。前者是在电解池之外考察电极的方法， 大多数涉及到高真空表面技术如低能电子衍射、 Auger能谱、X射线衍射、光电子能谱等，但是这些 方法不能满足电化学机理的研究的需要。只有在电 解池中，在电极反应操作的同时对电解池内部，特 别是对电极/溶液界面状态和过程进行观测的方法称 为现场法，如现场红外光谱、Raman光谱、荧光光 谱、偏振光谱、紫外可见光谱、顺磁共振谱、光热 和光声光谱、园二色光谱等。,光谱电化学按光的入射方式 可分为投射法、反射

7、法和平行 入射法,Part Two ( 第二部分) Nano-electrochemistry (纳米电化学）,在1100nm尺寸下的各种研究称为纳米科技 采用电化学方法研究物质在此尺寸下的行为称为 纳米电化学,纳米电化学是目前电化学领域最时髦的 研究课题之一 它的发展与如下几个方面有关： （1）1980s开始的电极表面的自组装 (SAMs) （2）1980s超分子概念（Superamolecular） （3）1980s发明的SPM (STM, AFM和SECM等） （4）1980sC60和1990s碳纳米管的发现,The SEM diagrams of Nano- and Micropipettes,Micropipettes,Nanopipettes,我们group可以制备内径从几个nm到 十几个m的玻璃纳、微米管,size,Biological System,ORGANISM,TISSUES CELLS,AMINO ACIDS H2O, CO2,PROTEINS POLYPEPIDE,MEMBRANE ENZYME,Cell probe,电化学的应用领域： (Applications) 1.化学电源(电池,燃料电池)： 2.电