專利名稱：用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的電極的制備方法
技術領域：
本發(fā)明專利是一種用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的電極的制備方法。
背景技術：
液/液界面電化學及電分析化學因其廣泛的研究前景而受到人們的重視。常規(guī)的大液/液界面(毫米級)的研究儀器是四電極恒電位儀，但商品化的四電極恒電位儀較少，因而限制了此領域的普及和發(fā)展。微、納米管或微米孔支撐的微、納米-液/液界面雖然可以有效的減小IR降，可用二電極系統(tǒng)來研究，但因其制備儀器較復雜而未得到廣泛應用。電化學中經常用到的是三電極恒電位儀，因而怎樣把傳統(tǒng)的三電極系統(tǒng)用于液/液界面研究就成為當前的一個研究和發(fā)展熱點。三電極系統(tǒng)不僅能方便地研究電荷在液/液界面上的轉移反應，同時三電極系統(tǒng)控制的液/液界面可以作為一種很好的用于掃描電化學顯微鏡研究極化的液/液界面的基底。其中，制備支撐電極是問題的關鍵。
在過去的幾年中，國際上一些研究小組試圖用三電極恒電位儀研究液/液界面并已獲得了一些成功[Ulmeanu，S.；Lee，H.J.；Fermin，D.J.；Girault，H.H.；Shao，Y.；Electrochem.Comm.2001，3，219-223.Cunnane，V.J.；Schiffrin，D.J.；Williams，D.E.；Eiectrochimica.Acta.1995，40，2943-2946.中國專利01110304.3邵元華等公開了一種“用三電極體系研究液/液界面電化學的方法”，該方法通過用氧化還原電對來控制鉑電極表面的電位使之可用于液/液界面的研究，由于這些工作均存在一些問題，如控制鉑電極電位用的是氧化還原電對，對于研究界面上的電子轉移反應沒有問題，但對于研究許多離子轉移反應，比較困難。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于研究液/液界面的三電極體系的電極的制備方法，本發(fā)明提供了兩種類型的電極的制備方法，一種電極是有機相覆蓋的電極，另一種電極是水相覆蓋的電極。
水相覆蓋的電極是將直徑為0.5-2毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，然后將該玻璃管封裝在直徑為8毫米的聚四氟乙烯管中，用細砂紙打磨至銀絲露出并依次用1微米及0.05微米的三氧化二鋁拋光粉磨至表面為鏡面，在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升鹽酸中電解10-30分鐘使表面電鍍一層氯化銀，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質，支持電解質為堿金屬氯化物的水溶液，然后倒放在以四苯硼四丁基銨為支持電解質的1，2-二氯乙烷中，可得到一穩(wěn)定的液/液界面。
有機相覆蓋的電極是將直徑為0.5-2毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，然后將該玻璃管封在聚四氟乙烯管中，用4#砂紙打磨至銀絲與聚四氟乙烯共面，用三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使之親油，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面。烘干后，在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升四苯硼四丁基銨或氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解30-50分鐘使表面電鍍一層四苯硼銀或氯代四苯硼銀，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質，支持電解質為四苯硼四丁基銨或氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液，然后倒放在水溶液中可得到穩(wěn)定的液/液界面。
本發(fā)明分別研究了四甲基銨陽離子，二苯并18冠6冠醚加速鉀離子及二茂鐵與鐵氰化鉀(III)及鐵氰化鉀(II)水溶液之間的電子轉移反應，并用此來判斷電極的好壞。
本方法具有操作簡單，節(jié)約試劑等特性，可以用傳統(tǒng)的三電極系統(tǒng)來研究電子，簡單離子及加速離子在液/液界面上的轉移反應，所測得的數據與傳統(tǒng)的四電極恒電位儀所得數據一致。并可與掃描電化學顯微鏡聯(lián)用以解決可極化的液/液界面下的電荷的轉移機理等問題，極大的擴展了掃描電化學顯微鏡在液/液界面中的應用。同時，可以研究不同相比(r＝VO/VW，這里VO和VW分別是有機相和水相的體積)對液/液界面電化學和電分析化學的影響。
具體實施例方式
如下
實施例1將直徑為0.5毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，然后將該玻璃管封裝在聚四氟乙烯中，用細砂紙打磨至銀絲露出并與四氟乙烯及玻璃共面，然后依次用1微米及0.05微米的拋光粉磨至表面為鏡面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升鹽酸中電解30分鐘使表面電鍍一層氯化銀，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質氯化鋰水溶液，然后倒放在以四苯硼四丁基銨為支持電解質的1，2-二氯乙烷中得到一穩(wěn)定的液/液界面。該界面有較好的電位窗，但電子、簡單離子及加速離子的轉移不穩(wěn)定。
實施例2將直徑為1毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，然后將該玻璃管封裝在聚四氟乙烯中，用細砂紙打磨至銀絲露出并與四氟乙烯及玻璃共面，然后依次用1微米及0.05微米的拋光粉磨至表面為鏡面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升鹽酸中電解20分鐘使表面電鍍一層AgCl，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質氯化鉀的水溶液，然后倒放在以四苯硼四丁基銨為支持電解質的1，2-二氯乙烷中得到一穩(wěn)定的液/液界面，該界面有較好的電位窗，但電子、簡單離子的轉移不穩(wěn)定，加速離子的轉移較穩(wěn)定。
實施例3將直徑為2毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，然后將該玻璃管封裝在聚四氟乙烯中，用細砂紙打磨至銀絲露出并與四氟乙烯及玻璃共面，然后依次用1微米及0.05微米的拋光粉磨至表面為鏡面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升鹽酸中電解10分鐘使表面電鍍一層AgCl，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質氯化鉀的水溶液，然后倒放在以四苯硼四丁基銨為支持電解質的1，2-二氯乙烷中得到一穩(wěn)定的液/液界面。該界面有較好的電位窗，電子、簡單離子及加速離子的轉移很穩(wěn)定。
實施例4將直徑為0.5毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，并將該玻璃管封在聚四氟乙烯中，然后用4#砂紙將管口打磨至銀絲與玻璃及聚四氟乙烯共面，用三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使玻璃壁親油，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解50分鐘使表面電鍍一層AgTPB，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質為四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液，然后倒放在水溶液中得到穩(wěn)定的液/液界面及較好的電位窗，但電子、簡單離子及加速離子的轉移不大穩(wěn)定。
實施例5將直徑為1毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，并將該玻璃管封在聚四氟乙烯中，然后用4#砂紙將管口打磨至銀絲與玻璃及聚四氟乙烯共面，用濾紙蘸三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使玻璃壁親油，待干后再重復硅烷化兩次，并小心的用4#砂紙打磨掉玻璃層周圍聚四氟乙烯表面上粘附的三甲基氯硅烷，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解40分鐘使表面電鍍一層AgTPB，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質為四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液，然后倒放在水溶液中得到穩(wěn)定的液/液界面及好的電位窗，電子、簡單離子及加速離子的轉移比較穩(wěn)定。
實施例6將直徑為2毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，并將該玻璃管封在聚四氟乙烯中，然后用4#砂紙將管口打磨至銀絲與玻璃及聚四氟乙烯共面，用濾紙蘸三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使玻璃壁親油，待干后再重復硅烷化4次，并小心的用4#砂紙打磨掉玻璃層周圍聚四氟乙烯表面上粘附的三甲基氯硅烷，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解30分鐘使表面電鍍一層AgTPB，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質為四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液，然后倒放在水溶液中得到穩(wěn)定的液/液界面及很好的電位窗，并且電子、簡單離子及加速離子的轉移都很穩(wěn)定。
實施例7將直徑為1毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，并將該玻璃管封在聚四氟乙烯中，然后用4#砂紙將管口打磨至銀絲與玻璃及聚四氟乙烯共面，用濾紙蘸三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使玻璃壁親油，待干后再重復硅烷化2次，并小心的用4#砂紙打磨掉玻璃層周圍聚四氟乙烯表面上粘附的三甲基氯硅烷，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解40分鐘使表面電鍍一層氯代四苯硼銀，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質為氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液，然后倒放在水溶液中得到穩(wěn)定的液/液界面及很好的電位窗，并且電子、簡單離子及加速離子的轉移都較穩(wěn)定。
實施例8將直徑為2毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，并將該玻璃管封在聚四氟乙烯中，然后用4#砂紙將管口打磨至銀絲與玻璃及聚四氟乙烯共面，用濾紙蘸三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使玻璃壁親油，待干后再重復硅烷化4次，并小心的用4#砂紙打磨掉玻璃層周圍聚四氟乙烯表面上粘附的三甲基氯硅烷，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面。在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解30分鐘使表面電鍍一層氯代四苯硼銀，在制備好的電極表面覆蓋2微升支持電解質為氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液，然后倒放在水溶液中得到穩(wěn)定的液/液界面及很好的電位窗，并且電子、簡單離子及加速離子的轉移都很穩(wěn)定。
權利要求
1一種用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的電極的制備方法，其特征在于將直徑為0.5-2毫米的銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中，然后將該玻璃管封裝在聚四氟乙烯中，制備水相電極用細砂紙打磨至銀絲露出并與四氟乙烯及玻璃共面，然后依次用1微米及0.05微米的拋光粉磨至表面為鏡面，在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升鹽酸中電解10-30分鐘使表面電鍍一層氯化銀，用2微升支持電解質堿金屬氯化物的水溶液覆蓋該電極后倒放在以四苯硼四丁基銨或氯代四苯硼四丁基銨為支持電解質的1， 2-二氯乙烷中得到一穩(wěn)定的液/液界面；制備有機相電極用4#砂紙將管口打磨至銀絲與玻璃及聚四氟乙烯共面，用濾紙蘸三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使玻璃壁親油，待干后再重復硅烷化1-4次，并用4#砂紙打磨掉玻璃層周圍聚四氟乙烯表面上粘附的三甲基氯硅烷，然后用1∶5的硝酸水溶液清洗好銀絲表面，在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升四苯硼四丁基銨或氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解30-50分鐘使表面電鍍一層四苯硼銀或氯代四苯硼銀，用2微升支持電解質四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷溶液覆蓋后倒放在水溶液中得到穩(wěn)定的液/液界面。
2.如權利要求1所述的用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的電極的制備方法，其特征在于制備水相電極的支持電解堿金屬氯化物為氯化鋰、氯化鉀。
3.如權利要求1所述的用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的電極的制備方法，其特征在于制備水相電極在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解30-50分鐘使表面電鍍一層四苯硼銀。
4.如權利要求1所述的用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的電極的制備方法，其特征在于制備水相電極在1μA的恒電流下在0.001摩爾/升氯代四苯硼四丁基銨的1，2-二氯乙烷中電解30-50分鐘使表面電鍍一層氯代四苯硼銀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于三電極系統(tǒng)研究液/液界面電化學的關鍵技術——支撐電極的制備方法。水相覆蓋的電極是將銀絲封在內徑為2毫米外徑為3毫米的玻璃管中,然后將該玻璃管封裝在直徑為8毫米的聚四氟乙烯中,將銀絲表面打磨成鏡面,然后在表面電鍍一層氯化銀。有機相覆蓋的電極是用三甲基氯硅烷硅烷化玻璃層使之親油,然后用稀硝酸清洗好銀絲表面。烘干后在銀絲表面電鍍形成一層四苯硼銀或氯代四苯硼銀。本方法操作簡單,節(jié)約試劑,并可與掃描電化學顯微鏡聯(lián)用以解決可極化的液/液界面下的電荷的轉移機理等問題,極大的擴展了掃描電化學顯微鏡在液/液界面中的應用。同時,也可以研究不同相比對液/液界面電化學和電分析化學的影響。
文檔編號G01N27/30GK1356544SQ01143488
公開日2002年7月3日 申請日期2001年12月29日 優(yōu)先權日2001年12月29日
發(fā)明者紹元華, 孫鵬 申請人:中國科學院長春應用化學研究所