基于界面電位檢測的新型電化學檢測系統(tǒng)研究及應用.pdf

1、界面現(xiàn)象研究一直是科學研究的核心領(lǐng)域，它為電化學、膠體科學、材料科學、界面科學以及生物物理學等學科的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。界面電位檢測是實現(xiàn)界面現(xiàn)象研究的重要途徑，開發(fā)高效的界面電位檢測技術(shù)具有重要意義。 本論文基于界面電位檢測，設(shè)計了一種新型的電化學檢測系統(tǒng)。通過對其檢測原理的理論研究和實驗驗證，提出了零流電位法和安培法兩種檢測模式，并重點探討了它們在材料pH響應性質(zhì)研究中的應用。本研究已取得以下幾項成果。 (1)將某種

2、固體電極串聯(lián)在伏安儀的工作電極和輔助電極之間，與參比電極一起浸入溶液中，構(gòu)建了一種新型電化學檢測系統(tǒng)。通過對其檢測原理的理論研究與實驗驗證，發(fā)現(xiàn)電流僅在電極內(nèi)部流通，遵守歐姆定律，電流值取決于電極的電子學性質(zhì)、外加電位和“固/液”界面的界面電位。當采用不同的控制電位檢測技術(shù)，如線性掃描電位法、方波伏安法、脈沖伏安法、安培法時，可以得到不同的電流—電位曲線。在這些曲線上，外加電位和電流分別是物理輸入信號和輸出信號；界面電位是與電極表面和溶

3、液化學性質(zhì)有關(guān)的化學參數(shù)，是一個待測的隱藏變量?？梢愿鶕?jù)電流—電位曲線隨溶液組分的變化關(guān)系，實現(xiàn)對界面電位的檢測和對“固/液”界面界面現(xiàn)象的研究。基于檢測相同電流時外加電位的變化，和檢測相同電位時電流變化，提出了零流電位法和安培法兩種典型的檢測模式。 (2)在新型電化學檢測系統(tǒng)中，采用線性掃描電位，記錄I—E(電流—電位)曲線。將I—E曲線上電流為零時的掃描電位定義為零流電位，將檢測零流電位的技術(shù)稱之為零流電位法。通過檢測多種非

4、特征吸附界面的界面電位對方法進行了實驗驗證和性能分析。結(jié)果表明：與開路電位法相比，本方法具有精確度高，穩(wěn)定性好，檢測靈敏快速等優(yōu)點。使用零流電位法考察聚苯胺膜pH響應性質(zhì)和羧基化多壁碳納米管表面酸堿性質(zhì)，結(jié)果滿意。零流電位法為開發(fā)新型電位型pH傳感器提供了新思路。 (3)在新型電化學檢測系統(tǒng)中，固定施加電位，記錄I—t曲線，考察電流隨溶液組分的變化，提出了安培檢測模式。采用安培檢測模式，考察聚苯胺膜的pH響應性質(zhì)，開發(fā)了一種聚苯