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超微电极新材料之电极材料

铂、金和碳纤维是最常用的电极材料,除此之外,常用的还有银、钯、锇及铱等。近年来开发出了致密性石墨薄膜、掺杂硼的金刚石薄膜等新兴碳素材料。另外,随着超微修饰电极的发展,引入了越来越多的新材料。

Tamiasso等在玻璃毛细管内壁直流阴极喷射了一层无定形的碳-氮膜(CNx),随后进行电化学包覆和打磨至露出尖端电极面。Holt等人在削尖的钨丝上,利用化学气相沉积技术修饰了一层硼掺杂的金刚石膜(boron-dopeddiamondBDD),然后将指甲油选择性地电镀在尖端表面,制得了圆盘或圆锥形状的超微电极。硼掺杂金刚石电极可以展示出优于铂电极和碳纤维电极的性质,比如低背景电流及较宽的电势窗。但制备的微电极表面粗糙度较大,以至于无法精确获取微电极和基底之间的距离。一个改进的方法是利用聚焦离子束(focusedionbeam,FIB)对电极表面进行轰击,获得更加平滑的尖端。

Morton等利用裂解C型聚氯代对二甲苯(PPC)包覆膜制备碳质超微电极,获得了具有大的长宽比、尖端尺寸小于2微米的电极,制备成功率约50%Dumkrescu等人制备了单壁碳纳米管网格电极,电极显示出了比常规铂超微电极更好的特性,如更小的时间常数及更低的背景电流,因此适用于快速电子转移反应的测量。但该电极很难应用于扫描探针技术中。

Lin等利用多管毛细石英管为模板,在尖端空腔处注人乙炔气,高温裂解,使乙炔沉积在毛细管内壁,之后用环氧树脂封装,制得了碳圆环超微电极阵列。与圆盘电极相比,圆环电极对电极过程动力学的测定有明显优势。

近年来,超微修饰电极获得迅速发展,因其小的时间常数,正逐步取代常规电极广泛应用于生物分子的检测体系。一方面,修饰的电子转移媒介体可提高测定的选择性;同时,超微电极的大电流密度、小时间常数等特性可提高灵敏度。陈洪渊在L2半胱氨酸微银修饰电极上进行了血红蛋白的电化学行为研究,检测下限与常规银盘修饰电极相比降低了2个数量级。Tian等应用电沉积的方法在金超微电极上沉积了一层钌紫(rutheniumpurpleRP),以此为基础结合溶胶-凝胶法制成的生物传感器,在生物质的检测中表现出了良好的选择性、灵敏度和大线性范围等优势。

综上所述,新的电极材料的应用可以降低背景电流,拓宽电势窗,减小时间常数,同时能够减小电极尺寸,拓宽电极形状的多样性,延长电极寿命,且能够提高传感器的灵敏度和选择性。因此极大地提髙了实验的分辨率,扩展了超微电极电化学的应用范畴。

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