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科學原理一點通:關于碳糊電極的那點事

2021-07-16 13:35  來源:科普中國-科學原理一點通  瀏覽:  

傳統的伏安傳感器是滴汞電極,汞不僅有毒,而且在正電位區不能使用,因此其應用受到很大限制。自五十年代起,貴金屬電極、半導體電極和各種碳電極相繼發展。在碳電極中,應用較廣的是碳糊電極。所謂碳糊電極(CPE)是利用具有導電性的石墨粉與憎水性的粘合劑(如石蠟、硅油等)混合制成糊狀物,然后將其涂在電極棒表面或填充入電極管中而制成的一類電極。
 

碳糊電極的性能主要取決于其制備方法、所用材料、電極表面狀態及使用時間等。因此,碳糊電極的制備是一項基本卻又重要的工作。制備碳糊電極所需要的主要材料是石墨粉和粘合劑,而粘合劑主要分為兩大類。

一、非導體粘合劑

1、有機液體粘合劑,如石蠟、硅油、礦物油、環氧樹脂等。在這類電極上,電化學反應在電極與試液界面上進行。

2、固體粘合劑,如固體石蠟、PVC(Polyvinyl chlorid)等。固體石蠟作粘合劑的CPE比普通CPE具有更多的優越性,如電極表面光潔穩定、重現性好、背景噪音低、靈敏度高、選擇性好等,并且能夠在流動體系中應用。

二、電解質溶液粘合劑

NaOH便是一種電解質溶液粘合劑。使用這類粘合劑制備的CPE,電化學反應可在電極本體內進行,從而擴大了CPE的應用范圍,電極表面易于更新,正電位殘余電流低。但由于該電極堅固性較差,在負電位區背景電流大,導致以該種粘合劑制備的CPE在電化學研究中鮮于使用。

由于碳糊電極具有電極殘余電流低、制備方法簡單、無毒、表面易于更新、電位使用范圍寬且價格便宜等突出特點,這類電極被廣泛應用于各個領域,如無機物分析、有機物分析、藥物分析、電化學及生物傳感器等,得到了迅猛的發展。

不過,到目前為止,CPE還只停留在實驗室研究階段,并沒有進入工業化生產階段,主要是因為制備CPE的技術尚不成熟。現階段大多使用手工研磨法制備碳糊電極,這種方法的缺點是不能使碳粉、粘合劑和修飾劑充分混勻。不過,碳糊電極仍舊具有巨大的發展潛力。
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