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电化学过程原位表征方法因具有提供多维信息的能力而倍受人们重视。与传统的仅监测石英晶体振荡频率的电化学石英晶体微天平(EQCM)相比,电化学现场石英晶振阻抗分析法通过快速测量石英晶体电声阻抗而获取更全面的晶体谐振信息,从而可同步动态研究电化学反应或过程的多种理化参数和材料学性质,如电极表面低至纳克级的质量变化、溶液粘密度、修饰膜粘弹性等。本学位论文主要内容如下: (1)综述了压电化学/生物传感研究近年相关文献。 (2)采用隔离电容,消除了压电石英晶体阻抗(PQCI)和电化学阻抗谱同时测量时仪器间的相互干扰,实现了两者的同时准确测量。以该新技术考察和讨论了硫醇疏水性修饰、电极电位及溶液pH值对金电极表面人血清白蛋白(HSA)吸附的影响。实验结果表明电极表面吸附量与疏水性正相关;电极电位对吸附量影响较小;而在pH~4以下HSA修饰量明显增大,但此时Fe(CN)63-/Fe(CN)64-电对的标准速率常数反而增大。以HSA分子酸变性和电性解释了谐振频率、动态电阻、双电层电容、HSA吸附层电容及HSA在278nm处吸收峰等对溶液pH值的拐点响应现象(拐点pH为~4)。 (3)研究了金电极上4-氨基苯硫酚(4-ATP)预修饰对PANI沉积膜表面形貌的影响,在线监测了4-ATP在金电极表面的修饰过程。通过比较苯胺在裸金与4-ATP修饰的金电极上恒电流沉积过程的阻抗信息,并与膜SEM照片对照,得出如下结论:在裸金电极上沉积的聚苯胺膜比4-ATP修饰金电极上的更粗糙、可吸纳更多电解质溶液;苯胺在4-ATP修饰电极上沉积的电流效率要高些。 (4)在线监测了碱性溶液中葡萄糖在裸金电极和氢氧化镍修饰金电极上的催化氧化过程,综合分析谐振频率和动态电 阻的动态响应,提出了氢氧化镍催化氧化葡萄糖的较详细 机理。(5)提出了双石英晶体阻抗分析新方法,以溶液粘密度、温度、 电导、电极质量以及电化学过程耗尽层效应响应研究实例 探讨了方法的可行性。该方法也能用于电池正、负极反应 的同时监测。