北京大学 电分析 课件 电分析化学新技术 elect9

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, 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, 19933 * Southampton Electrochemistry Group, New Instrumental Methods in Electrochemistry, Ellis Horwood, Chichester, 19854 光谱电化学方法理论与应用，谢远武、董绍俊。 吉林科 学技术出版社， 19935 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， 19906 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） 1.1Introduction1.2Definition1.3Examples,1.1Introduction (导言),电分析化学在60年代末期基本上停止不前，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 ofNano- 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 ACIDSH2O, CO2,PROTEINSPOLYPEPIDE,MEMBRANE ENZYME,Cell probe,电化学的应用领域：(Applications)1.化学电源(电池,燃料电池)：