第8章 電分析化學導論 2011

1、第第八八章章 電分析化學導論電分析化學導論Introduction of Electroanalytical Chemistry張張 成成 孝孝辦公室：辦公室：7202, 長安校區(qū)長安校區(qū)2號教學樓號教學樓4層層電話：電話：85303825,級班級: 09級化學一班級化學一班 時間與時間與教室教室: 星期二星期二3-4節(jié)節(jié) 文淵樓文淵樓 102 星期四星期四5-6節(jié)節(jié) 文淵樓文淵樓 311 2011年年10月月25日日2009年年10月月28日日總學時總學時 68 68 學時學時 1-171-17周周課時分配課時分配 第第9 9周周-17-17周周 32-34 32-

2、34 學時學時第8 章 電分析化學導論 1-2第9 章 電位分析 4-5第10章 電解和庫侖分析 4第11章 極譜和伏安分析 6第12章 色譜分析 8第13章 質(zhì)譜分析 8儀器分析學習方法重點：方法原理；儀器構(gòu)造和原理；方法特點和應用。相對化學分析，計算題比較簡單，主要是掌握原理和解釋為什么。三個層次1、各大類分析方法的原理、儀器和應用及其比較；2、部件的構(gòu)造和原理，如空心陰極燈、ICP光源、ISE；色譜檢測器等；解釋一些問題；3、知識點：小問題。一條主線：儀器分析原理；三個基本點：原理、儀器和應用；三點三點又三點：知識點。重點掌握:電分析化學的定義和分類電解池和常用ISE的構(gòu)造和性能電極的定

3、義和分類常用的參比電極1. 電極電位第8 章 電分析化學導論了解內(nèi)容:電化學分析方法的優(yōu)點電化學分析的發(fā)展局勢中國電分析化學研究現(xiàn)狀1. 陜西師范大學電分析化學研究現(xiàn)狀 Michael Faraday 1791-1867 一、基礎(chǔ)知識一、基礎(chǔ)知識（一）電分析化學奠基人（一）電分析化學奠基人海洛夫斯基Jaroslav Heyrovsy(1890-1967) and his polarograph ,which he first described in 1921.創(chuàng)建了極譜學創(chuàng)建了極譜學發(fā)發(fā)明明的的第第一一臺臺極極譜譜儀儀1959年獲諾貝爾化學獎（二）（二） 電分析化學的定義電分析化學的定義:

4、50年代年代，I.M. Kolthoff 提出：提出：Electroanalytical Chemistry is taken as the application of electrochemistry to analytical chemistry. 80 年代年代，由于分析化學的快速發(fā)展，電分析化學的內(nèi)容的，由于分析化學的快速發(fā)展，電分析化學的內(nèi)容的擴充和更新，擴充和更新，J. A. Plambeck 修正了這一定義：修正了這一定義： Electroanalytical chemistry is that branch of chemical analysis that employs

5、electrochemical methods to obtain information related to the amounts, properties, and environments of chemical species. 在我國早期引用在我國早期引用Kolthoff 的定義的定義, 80年代后，提出的中文年代后，提出的中文定義為：定義為：“依據(jù)依據(jù)電化學和分析化學的原理電化學和分析化學的原理及實驗測量技術(shù)來獲及實驗測量技術(shù)來獲取物質(zhì)的質(zhì)和量及狀態(tài)信息的一門科學。取物質(zhì)的質(zhì)和量及狀態(tài)信息的一門科學?！?根據(jù)物質(zhì)在溶液中的電化學性質(zhì)及其變化在進行分析的一根據(jù)物質(zhì)在溶液中的電化學性

6、質(zhì)及其變化在進行分析的一類方法稱為類方法稱為電分析化學法電分析化學法。它以電導、電位、電流和電量等參。它以電導、電位、電流和電量等參數(shù)與測量物質(zhì)間的關(guān)系作為計量的基礎(chǔ)。數(shù)與測量物質(zhì)間的關(guān)系作為計量的基礎(chǔ)。 Y=S C（三）（三） 電化學分析方法的分類電化學分析方法的分類1按測量電學參數(shù)分類按測量電學參數(shù)分類按傳統(tǒng)的分析化學分類：電學參數(shù)法；電容量法；電重量法.2IUPACIUPAC分類方法分類方法 (1976年） 分三類1）不涉及雙電層及電極反應:如電導分析及高頻滴定；2）涉及雙電層，不涉及電極反應:如電位分析，表面張力及非Faraday阻抗測定；3）涉及電極反應:如電解分析、庫侖分析、極譜和

7、伏安分析。這類方法,IUPAC建議，劃分成三類： 施加恒定激發(fā)信號， 施加可變的大振幅激發(fā)信號， 施加小振幅度激發(fā)信號。3 3按所測量電流大小分類按所測量電流大小分類 1）零電流：電位分析2）大電流：電重量分析，庫侖分析3）小電流：極譜和伏安分析。/publications/analytical_compendium/International Union of Pure and Applied Chemistry Analytical Chemistry Division8. ELECTROCHEMICAL ANALYSIS （四）（四） 電分析方法的特

8、點電分析方法的特點(1)(1) 靈敏度高、檢測限低；靈敏度高、檢測限低；(2)(2) 儀器簡單、便宜；儀器簡單、便宜； (3) (3) 可對非透光體系進行研究可對非透光體系進行研究; ; (4) (4) 重要的研究手段重要的研究手段. .對氧化對氧化- -還原反應進行獨立研究還原反應進行獨立研究; ;可進行元素形態(tài)分可進行元素形態(tài)分析：如析：如Ce(III)Ce(III)及及Ce(IV)Ce(IV)分析分析; ;(5) (5) 可得到許多有用的信息：可得到許多有用的信息：界面電荷轉(zhuǎn)移界面電荷轉(zhuǎn)移的化學計量學和速率；傳質(zhì)的化學計量學和速率；傳質(zhì)率；吸附或化學吸附特性；化學反應的速率常數(shù)和平衡常數(shù)

9、測定等。率；吸附或化學吸附特性；化學反應的速率常數(shù)和平衡常數(shù)測定等。二、 化學電池與電極1. 1. 電池的組成：電極，電解質(zhì)溶液，外部電路：電極，電解質(zhì)溶液，外部電路 原電池：能自發(fā)地將化學能轉(zhuǎn)變成電能，電極反應是自發(fā)進行 電解池：不能自發(fā)地將化學能轉(zhuǎn)變成電能，而需要從外部電源提供能量, , 使電極反應進行。3. 3. 電極的分類電極的分類電極是由第一類（電子）導體與第二類（離子）導體組成的電極是由第一類（電子）導體與第二類（離子）導體組成的復合體。復合體。（1 1）. .根據(jù)電極的組成分類根據(jù)電極的組成分類 ( ( 見物理化學教材）見物理化學教材）零類：PtFe3+,Fe 2+第一類：AgA

10、g+第二類：AgAgXX- 愛國第三類：HgHgEDTA2-CaEDTA2-Ca2+（2 2）. . 根據(jù)電極所發(fā)生的反應分類根據(jù)電極所發(fā)生的反應分類 無論是原電池還是電解池 陽極：發(fā)生氧化反應（AnodeAnode） 陰極：發(fā)生還原反應（Cathode) Cathode) （3 3）. . 根據(jù)電極所處的電位高低分類根據(jù)電極所處的電位高低分類 正極：高電位 負極：低電位（4 4）根據(jù)電極的作用分類）根據(jù)電極的作用分類主電極主電極: 人們所研究的電極或產(chǎn)生電化學響應的電極.指示電極指示電極是測量過程中本體溶液濃度不發(fā)生變化的.工作電極工作電極是測量過程中本體溶液濃度發(fā)生變化的.參比電極參比電極

11、: 能提供電位測量標準的電極.對極對極（輔助電極）: 提供電子傳遞的電極.兩電極系統(tǒng)： 指示電極-參比電極三電極系統(tǒng)：工作電極-對極（輔助電極）-參比電極（5 5）根據(jù)電極的極化程度分類：）根據(jù)電極的極化程度分類： 極化電極與去極化電極 電極電位完全隨外加電壓的改變而變化的電極為極化電極;電極電位不隨外加電壓的改變而變化的電極為去極化電極.Electrode, indicatorAn electrode that serves as a transducer responding to the excitation signal (if any) and to the composition

12、of the solution being investigated, with no appreciable change of bulk solution composition within the duration of a measurement.Electrode, workingAn electrode that serves as a transducer responding to the excitation signal and the concentration of the substance of interest in the solution being inv

13、estigated, and that permitsthe flow of current even sufficiently large to effect appreciable changes of bulk composition within the duration of a measurement.Electrode, auxiliaryThree-electrode electrochemical cells comprise(1) an indicator (or test) electrode or a working electrode, at the surface

14、of which processes of interest may occur,(2) a reference electrode, and(3) a third electrode, the auxiliary or counter electrode, which serves merely to carry the current flowing through the cell, and at the surface of which no processes of interest occur. 4.參比電極參比電極（1 1）定義）定義提供測量電位參考標準的電提供測量電位參考標準的

15、電極，稱為參比電極極，稱為參比電極。 與被測物質(zhì)無關(guān)、電位已知與被測物質(zhì)無關(guān)、電位已知且穩(wěn)定。且穩(wěn)定。電極反應可逆；穩(wěn)定，重現(xiàn)電極反應可逆；穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。性好。（2 2）第一類參比電極）第一類參比電極 -標準氫電極標準氫電極由于需通氫氣，使用比較麻煩，在電分析化學中應用很由于需通氫氣，使用比較麻煩，在電分析化學中應用很少。少。（3） 第二類參比電極第二類參比電極甘汞電極甘汞電極(Calomel electrode) 甘汞電極由汞、甘汞電極由汞、Hg2Cl2和已知濃度和已知濃度(0.1, 3.5, 4.6M)的的KCl溶液組成。溶液組成。電極組成：電極組成：Hg Hg2Cl2,KCl(xM)

16、電極反應：電極反應：Hg2Cl2(s) + 2e = 2Hg(l) + 2Cl-電極電位：電極電位：可見，電極電位與可見，電極電位與Cl-的活度或濃度有關(guān)。當?shù)幕疃然驖舛扔嘘P(guān)。當Cl 濃度不同時，可得到濃度不同時，可得到具有不同電極電位的參比電極。具有不同電極電位的參比電極。(注意：飽和甘汞電極指注意：飽和甘汞電極指 KCl 濃度濃度為為4.6M)。飽和甘汞電極：飽和甘汞電極： SCE. Cl02ClClHg,sp0Hg02HgHg0alg059. 0)a(Klg059. 0alg2059. 0aalg2059. 0222222 SCE的特點：的特點： a) 制作簡單、應用廣泛；制作簡單、應用

17、廣泛； b) 使用溫度較低使用溫度較低(40oC)。但受溫度影響較大。但受溫度影響較大。(當當T從從20oC25oC時，飽和甘汞電極電位從時，飽和甘汞電極電位從0.2479V0.2444V, E=0.0035 V); c) 當溫度改變時，電極電位平衡時間較長；當溫度改變時，電極電位平衡時間較長； d) Hg(II)可與一些離子產(chǎn)生反應?？膳c一些離子產(chǎn)生反應。Ag/AgCl電極電極 該參比電極由該參比電極由Ag-AgCl插入用插入用AgCl 飽和的一定濃度飽和的一定濃度(3.5M或飽和或飽和KCl溶液溶液)的的 KCl 溶液中構(gòu)成。溶液中構(gòu)成。電極組成：電極組成：Ag AgCl,(xM)KCl

18、電極反應：電極反應：AgCl + e = Ag + Cl-電極電位：電極電位：構(gòu)構(gòu) 成：同甘汞電極，只是將甘汞電極內(nèi)管中的成：同甘汞電極，只是將甘汞電極內(nèi)管中的(Hg,Hg2Cl2+飽和飽和KCl) 換成涂有換成涂有AgCl的銀絲的銀絲即可。即可。特特 點：點： a) 可在高于可在高于60oC的溫度下使用；的溫度下使用； b) 較少與其它離子反應較少與其它離子反應(但可與蛋白質(zhì)作用并導致與待測物界面的堵塞但可與蛋白質(zhì)作用并導致與待測物界面的堵塞)由于汞是環(huán)境污染元素，現(xiàn)在由于汞是環(huán)境污染元素，現(xiàn)在Ag-AgCl使用比較多，使用比較多， 其它參比電極其它參比電極： Hg-Hg2SO4, H2SO

19、4; 擬參比電極，擬參比電極， 銀絲；銀絲； 玻璃電極玻璃電極等等CloAgAgalg059.0/參比電極使用注意事項參比電極使用注意事項1 1）電極內(nèi)部溶液的液面應始終高于試樣溶液液面?。╇姌O內(nèi)部溶液的液面應始終高于試樣溶液液面！( (防止試防止試樣對內(nèi)部溶液的污染或因外部溶液與樣對內(nèi)部溶液的污染或因外部溶液與AgAg+ +、HgHg2+2+發(fā)生反應而發(fā)生反應而造成液接面的堵塞，尤其是后者，可能是測量誤差的主要造成液接面的堵塞，尤其是后者，可能是測量誤差的主要來源來源) )；2 2）上述試液污染有時是不可避免的，但通常對測定影響較）上述試液污染有時是不可避免的，但通常對測定影響較小。但如果用

20、此類參比電極測量小。但如果用此類參比電極測量K K+ +、l l- -、AgAg+ +、HgHg2+2+ 時，其時，其測量誤差可能會較大。這時可用鹽橋測量誤差可能會較大。這時可用鹽橋( (不含干擾離子的不含干擾離子的KNOKNO3 3或或NaNa2 2SOSO4 4) )來克服。來克服。三三. . 電極電位電極電位(1) (1) 電極電位的產(chǎn)生：電極電位的產(chǎn)生： 金屬和溶液化學勢不同金屬和溶液化學勢不同金屬與溶液荷不同電荷金屬與溶液荷不同電荷雙電層雙電層電位差電位差產(chǎn)生電極電位。產(chǎn)生電極電位。(2) (2) 標準電極電位及其測量標準電極電位及其測量 1 1）標準氫電極：）標準氫電極： 絕對電極

21、電位無法得到，因此只能以一個參比電極構(gòu)成原電池，絕對電極電位無法得到，因此只能以一個參比電極構(gòu)成原電池，測定該電池電動勢。常用的為標準氫電極，其電極反應為測定該電池電動勢。常用的為標準氫電極，其電極反應為 人為規(guī)定在任何溫度下，氫標準電極電位人為規(guī)定在任何溫度下，氫標準電極電位 H H+/H2+/H2=0=0)gas(He2H22 2) 標準電極電位標準電極電位 常溫條件下常溫條件下(298.15K)，活度，活度a均為均為1mol/L的氧化態(tài)和還原態(tài)構(gòu)成的氧化態(tài)和還原態(tài)構(gòu)成如下電池：如下電池：Pt H2(101325Pa),H+(a=1M) Mn+(a=1M) M該電池的電動勢該電池的電動勢E

22、即為電極的即為電極的標準電極電位標準電極電位。 如如Zn標準電極電位標準電極電位 Zn2+/Zn=-0.763V是下列電池的電動勢：是下列電池的電動勢：Pt H2(101325Pa), H+(1mol/L) Zn2+(1mol/L) Zn 3）電極電位）電極電位 IUPAC規(guī)定，任何電極與標準氫電極構(gòu)成原電池所測規(guī)定，任何電極與標準氫電極構(gòu)成原電池所測得的電動勢作為該電極的電極電位。得的電動勢作為該電極的電極電位。 （2）液接電位的消除）液接電位的消除鹽橋鹽橋(Salt bridge) 鹽橋的制作：加入鹽橋的制作：加入3%瓊脂于飽和瓊脂于飽和KCl溶液溶液(4.2M)，加熱混合均勻，注入到，加

23、熱混合均勻，注入到U形管中，冷卻成凝膠，兩端以多孔沙芯形管中，冷卻成凝膠，兩端以多孔沙芯(porous plug)密封防止電解質(zhì)溶液間密封防止電解質(zhì)溶液間的虹吸而發(fā)生反應，但仍形成電池回路。由于的虹吸而發(fā)生反應，但仍形成電池回路。由于K+和和Cl-離子的遷移或擴散速率相離子的遷移或擴散速率相當，因而液接電位很小。通常為當，因而液接電位很小。通常為 12 mV。4 4） 液接電位及其消除液接電位及其消除（1 1） 液接電位的形成液接電位的形成 當兩個不同種類或不同濃度的當兩個不同種類或不同濃度的溶液直接接觸時，由于濃度梯度或離溶液直接接觸時，由于濃度梯度或離子擴散使離子在相界面上產(chǎn)生遷移。子擴散

24、使離子在相界面上產(chǎn)生遷移。當這種遷移速率不同時會產(chǎn)生電位差當這種遷移速率不同時會產(chǎn)生電位差或稱產(chǎn)生了液接電位，它不是電極反或稱產(chǎn)生了液接電位，它不是電極反應所產(chǎn)生，因此會影響電池電動勢的應所產(chǎn)生，因此會影響電池電動勢的測定，實際工作中應消除。測定，實際工作中應消除。5） 電極極化與超電位電極極化與超電位 當電池有電流通過時，需克服電池內(nèi)阻當電池有電流通過時，需克服電池內(nèi)阻R，因此，實際電，因此，實際電池電動勢應為：池電動勢應為： E= c - a iR iR 稱為稱為 iR 降，它使原電池電動勢降低，使電解池外加降，它使原電池電動勢降低，使電解池外加電壓增加。當電流電壓增加。當電流 i 很小時

25、，電極可視為可逆，沒有所謂很小時，電極可視為可逆，沒有所謂的的“極化極化”現(xiàn)象產(chǎn)生?，F(xiàn)象產(chǎn)生。（1）電極的極化）電極的極化 當有較大電流通過電池時，電極電位完全當有較大電流通過電池時，電極電位完全隨外加電壓而變化，或者當電極電位改變較大而電流改變隨外加電壓而變化，或者當電極電位改變較大而電流改變較小的現(xiàn)象稱為較小的現(xiàn)象稱為極化。極化。（2）影響因素）影響因素 電極大小和形狀、電解質(zhì)溶液組成、攪拌情況、溫電極大小和形狀、電解質(zhì)溶液組成、攪拌情況、溫度、電流密度、電池中反應物與生成物的物理狀態(tài)、電極度、電流密度、電池中反應物與生成物的物理狀態(tài)、電極成份。成份。（3 3）極化分類）極化分類 a a）

26、濃差極化）濃差極化 發(fā)生電極反應時，電極表面附近溶液濃度發(fā)生電極反應時，電極表面附近溶液濃度與主體溶液濃度不同所產(chǎn)生的現(xiàn)象稱為極化。如庫侖分與主體溶液濃度不同所產(chǎn)生的現(xiàn)象稱為極化。如庫侖分析中的兩支析中的兩支 Pt Pt 電極、滴汞電極都產(chǎn)生極化，是極化電電極、滴汞電極都產(chǎn)生極化，是極化電極。極。( (在陰極附近，陽離子被快速還原，而主體溶液陽在陰極附近，陽離子被快速還原，而主體溶液陽離子來不及擴散到電極附近，陰極電位比可逆電位更負；離子來不及擴散到電極附近，陰極電位比可逆電位更負；在陽極附近，電極被氧化或溶解，離子來不及離開，陽在陽極附近，電極被氧化或溶解，離子來不及離開，陽極電位比可逆電位

27、更正極電位比可逆電位更正) )可通過增大電極面積，減小電可通過增大電極面積，減小電流密度，提高溶液溫度，加速攪拌來減小濃差極化。流密度，提高溶液溫度，加速攪拌來減小濃差極化。 b) b) 電化學極化電化學極化 主要由電極反應動力學因素決定。由主要由電極反應動力學因素決定。由于分步進行的反應速度由最慢的反應所決定，即克服活于分步進行的反應速度由最慢的反應所決定，即克服活化能要求外加電壓比可逆電動勢更大反應才能發(fā)生?；芤笸饧与妷罕瓤赡骐妱觿莞蠓磻拍馨l(fā)生。( (在陰極，應使陰極電位更負；在陽極應使陽極電位更在陰極，應使陰極電位更負；在陽極應使陽極電位更正正) )。（4 4）去極化）去極化 定

28、義：電極電位不隨外加電壓變化面變化，或者電極電定義：電極電位不隨外加電壓變化面變化，或者電極電位改變很小而電流變化很大的現(xiàn)象。如飽和甘汞電極為去極位改變很小而電流變化很大的現(xiàn)象。如飽和甘汞電極為去極化電極?；姌O。（5 5）超電位）超電位 定義：由于極化，使實際電位和可逆電位之間存在差異，定義：由于極化，使實際電位和可逆電位之間存在差異，此差異即為此差異即為 超電位超電位 影響因素：影響因素： a) a) 電流密度電流密度 ，； b) b) T T ，； c) c) 電極化學成份不同，電極化學成份不同， 不同；不同； d) d) 產(chǎn)物是氣體的電極，其產(chǎn)物是氣體的電極，其 大；大；電分析化學儀器

29、電化學儀器電導儀電位儀pH計電解儀庫侖儀伏安儀電化學池信號記錄信號產(chǎn)生 四四 電分析化學的發(fā)展歷史與展望電分析化學的發(fā)展歷史與展望 發(fā)展歷史可概適為四階段 （1） 初期階段，方法原理的建立 1801年W. Cruikshank，發(fā)現(xiàn)金屬的電解作銅和銀的定性分析方法。 1834年M.Faraday 發(fā)表“關(guān)于電的實驗研究”論文，提出Faraday定律Q=nFM。 1889年WNernst提出能斯特方程。 1922年，JHeyrovsky，創(chuàng)立極譜學。1925年，志方益三制作了第一臺極譜儀。1934年DIlkovic提出擴散電流方程。 （Id = k C） （2） 電分析方法體系的發(fā)展與完善 電分

30、析成為獨立方法分支的標志是什么呢？ 就是上 述三大定量關(guān)系的建立。 1906年玻璃電極，電位法測定pH, “膜電位”理論的建立；20-50 年代極譜法；金屬離子的測定。 （3） 近代電分析方法 固體電子線路出現(xiàn)，從儀器上開始突破，克服充電電流充電電流的問題。1952 GCBarker提出方波極譜方波極譜。1966年SFrant和 JRoss提出單晶（LaF3）作為F 選擇電極，“膜電位”理論建立完善。70年代，脈沖極譜，脈沖極譜，很好的克服了很好的克服了充電電流；其它分析方法，催化波和溶出法等的發(fā)展，主要從提高靈敏度方面作出貢獻。（4） 現(xiàn)代電分析方法 時間和空間上體現(xiàn)“快”，“小” 與“大”

31、 。 （1）化學修飾電極（chemically modified electrodes） 這種技術(shù)是20世紀80年代發(fā)展起來的。 （2）生物電化學傳感器（Biosensor） （3）光譜電化學方法 （ Electrospectrochemistry） R. N.Adams 的idea,T. Kuwana(實現(xiàn)idea,1964年Nesa玻璃) （4）超微電極（Ultramicroelectrodes）、芯片電極（chip electrode) （5）另一個重要內(nèi)容是微型計算機的應用，使電分析方法產(chǎn)生飛躍。 內(nèi)容主要概括為： (1)成分分析和形態(tài)分析；成分分析和形態(tài)分析； (2)(2)動力學和機

32、理分析；動力學和機理分析； (3)(3)表面和界面分析等表面和界面分析等方面的內(nèi)容。 此外,現(xiàn)有方法約200種,在科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，幾乎處處都有電分析方法的應用。 電分析化學的重要內(nèi)容和特點 促進我國促進我國電分析化學發(fā)展的一點淺見電分析化學發(fā)展的一點淺見國家自然科學基金委電分析化學發(fā)展戰(zhàn)略研討會國家自然科學基金委電分析化學發(fā)展戰(zhàn)略研討會陳陳 洪洪 淵淵生命分析化學教育部重點實驗室生命分析化學教育部重點實驗室南南 京京 大大 學學 化化 學學 學學 院院 2007,10,12 西安西安優(yōu)優(yōu) 點：點：1 1）電極材料選擇的多樣性，）電極材料選擇的多樣性， C, C, 金屬，半導體金屬，半導體

33、2 2）界面反應的可選擇性與可控性）界面反應的可選擇性與可控性3 3）通過界面修飾實現(xiàn)反應的加速、可調(diào)控性）通過界面修飾實現(xiàn)反應的加速、可調(diào)控性4 4）產(chǎn)生短壽命的強氧還等物種，如）產(chǎn)生短壽命的強氧還等物種，如AgAg3+3+, ,自由基自由基5 5）可以構(gòu)建最清潔的反應體系，半醌自由基壽命可）可以構(gòu)建最清潔的反應體系，半醌自由基壽命可 達半小時以上達半小時以上6 6）電子交換反應的普遍性，應用范圍的廣泛性）電子交換反應的普遍性，應用范圍的廣泛性7 7）尺寸的改變引起一系列有用的效應）尺寸的改變引起一系列有用的效應8 8）靈敏、易于微型化、便于與各種方法結(jié)合）靈敏、易于微型化、便于與各種方法結(jié)

34、合液態(tài)液態(tài)汞電極汞電極各各種種材材質(zhì)質(zhì)固固體體電電極極常規(guī)常規(guī)微微(陣列陣列)超微超微( ( 陣列陣列) )納極納極 電分析化學測試探頭是一個涉及多相反應的電極電分析化學測試探頭是一個涉及多相反應的電極,方法方法的靈敏度的靈敏度、選擇性選擇性、穩(wěn)定性等取決于基材及其界面特性穩(wěn)定性等取決于基材及其界面特性100 m10 m1 m100 nm1 mm界面問題？超微電極理論問題？結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與功能尺寸效應尺寸效應 電電 極極1959年年 極譜分析方法極譜分析方法獲得諾貝爾獎獲得諾貝爾獎1834年年 法拉第法拉第定律定律 Q=nFN1922年，海氏像年，海氏像 建立在界面電子界交換和能量交換（化學能

35、 電能）基礎(chǔ)上的電化學是物質(zhì)世界最基礎(chǔ)最普遍的反應，存在于萬物之間，她永葆科學青春；基于電化學和電學測量建立起來的電化學分析方法，永遠是測量的新原理、新方法產(chǎn)生的源泉！二戰(zhàn)后電分析發(fā)展二戰(zhàn)后電分析發(fā)展6060年代年代7070年代年代J. HeyrovskyJ. Heyrovsky可分析可分析80%以上的元素以上的元素微電極微電極 兩位德國生理醫(yī)學科學家兩位德國生理醫(yī)學科學家Neher和和Sakmann應用二支插入細應用二支插入細胞內(nèi)的微電極測量細胞膜上單離子通道開關(guān)電流胞內(nèi)的微電極測量細胞膜上單離子通道開關(guān)電流(3-5pA)闡明了細闡明了細胞中單離子通道的重要功能，于胞中單離子通道的重要功能，

36、于1991年榮獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。年榮獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。 80 - 9080 - 90年代年代9090年代年代2121世紀世紀當前，電分析化學進入更高的發(fā)展階段！當前，電分析化學進入更高的發(fā)展階段！分析對象發(fā)展分析對象發(fā)展元素分析元素分析生物和有機生物和有機小分子分析小分子分析生物大分子生物大分子分析分析以生物物質(zhì)的電子傳遞和界面行為、建立生物物質(zhì)的電分析方法為研究內(nèi)容有無限廣闊的空間和無窮的生命力！“電荷運動是生命電荷運動是生命最基本的運動最基本的運動”場相互作用場相互作用生物分子生物分子相互作用相互作用MarcusMarcus理論理論降低位壘降低位壘加速電子傳遞加速電子傳遞電化學構(gòu)建電化

37、學構(gòu)建仿生仿生催化界面催化界面納米技術(shù)納米技術(shù)生化技術(shù)生化技術(shù)微流控芯片技術(shù)微流控芯片技術(shù)光電技術(shù)光電技術(shù)金屬，碳、金屬，碳、復合材料復合材料不同反應體系不同反應體系酶、蛋白質(zhì)、酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗體、生物小分子等生物小分子等新方法新方法新技術(shù)新技術(shù)新理論新理論生物物質(zhì)的生物物質(zhì)的界面行為界面行為生物分子器件生物分子器件傳感器傳感器新器件新器件總結(jié)規(guī)律，指導實踐，開拓創(chuàng)新總結(jié)規(guī)律，指導實踐，開拓創(chuàng)新現(xiàn)代電分析化學是介入現(xiàn)代電分析化學是介入表界面科學、生命科學、材料科表界面科學、生命科學、材料科學、環(huán)境科學及能源科學等交叉領(lǐng)域?qū)W、環(huán)境科學及能源科學等交叉領(lǐng)域的學科的學科表面反應表面反應納米