电化学（中英文）

第25卷第2期封面和目次

2019, 25(2): 0.

摘要 ( 481 )

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《电化学分析传感》专辑序言

龙亿涛, 田阳

2019, 25(2): 139-140. doi:10.13208/j.electrochem.181040

摘要 ( 649 )

PDF (158KB) ( 763 )

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                                                                                                               《电化学分析传感》专辑序言

         电化学分析传感是一种基于界面电荷相互作用的测量方法，具有高灵敏、响应快、无标记等本征优势. 该方法的核心思路是将待测对象构建成为化学电池的某一部分，通过测量界面电子转移或电荷重排过程中产生的电信号响应，如电池电位、电流、电导、电量变化，对待测目标进行定性定量动态地检测、监测或表征. 　　       近年来，伴随着测量仪器性能和数据处理方法的持续提高与优化，电化学分析传感研究前沿热点越来越多地关注到纳米尺度界面上的瞬态电荷相互作用、动态电荷传输机制，特别是发展限域空间内的单体纳米电化学信号放大、传输、记录、解析新模式和新策略. 其中，单体电化学分析，如单颗粒碰撞法等，不仅可以得到常规宏观测量的单一平均结果，同时还能描绘出所有不同颗粒结构与性能的完整分布，揭示少量但关键的电化学活性位点和反应机理；而纳米限域电化学分析，如纳米孔道协同测量等，则能通过限域效应有效延长亚稳态中间体的结构寿命，灵敏识别不同待测单体间的细微理化性质差异及其动态变化过程. 此外，电分析方法也更多地与谱学、成像等技术联用，对界面电化学过程进行原位、实时、在线表征，以期揭示纳米界面的电荷传递和能量转化的化学本质. 进而指导设计构建高灵敏电化学传感器，实现在疾病的早期检测、能源转换的高效率用、水体环境污染的有效治理等国家战略性产业中的广泛应用.
　　本专辑围绕电化学分析传感新方法与新技术，收录了在相关研究领域具有丰富经验积累和影响力的团队所撰写的21篇相关研究进展的综述文章和研究论文（分成两期出版，分别包含10篇和11篇）.
   希望借助此专辑的出版，能使广大读者更好地了解当前电化学测量领域的研究现状、研究趋势和存在的问题及挑战，推动我国下一代电化学精准分析技术和高效传感应用的进一步发展.
　　最后，对本专辑的所有作者、审稿人及编辑部工作人员的辛勤工作和付出表示由衷的感谢！

锂硫电池中电极过程的原位可视化研究进展

郎双雁, 胡新成, 文锐, 万立骏

2019, 25(2): 141-159. doi:10.13208/j.electrochem.181048

摘要 ( 1245 )

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锂硫电池被认为是极具应用潜力的下一代能源存储器件之一. 在锂硫电池中，对电极-电解质界面物质结构和演变规律的深入探究及认知对其进一步发展至关重要. 本文结合多种原位可视化技术，包括扫描探针显微术、电子显微术、X射线以及光学显微术，概述了近年来在锂硫电池中界面成像分析的研究进展. 主要讨论了在硫正极界面、硫/硫化锂演变、多硫化物溶解以及在锂负极界面、固液界面层形成、锂沉积行为等问题，有助于理解锂硫反应的基本原理并提出优化方案.

非电活性分子的活体电化学分析进展

周奇, 张立敏, 田阳

2019, 25(2): 160-171. doi:10.13208/j.electrochem.181053

摘要 ( 1121 )

PDF (693KB) ( 984 )

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发展非电活性分子的活体电化学分析方法，对于解析这些物质在生理过程和病理过程中的作用具有重要研究意义. 本综述从三种分析策略出发，简要介绍了最近活体电化学传感器的研究进展：1）设计和筛选高选择性配体，通过将特异性的化学反应转换成电化学信号，发展了新型的非电活性分子的活体分析；2）利用微型孔道里的整流效应，结合特异性配体，建立了非电活性分子的新型分析平台；3）结合微电极阵列技术及同时分析多种输出信号的新型分析模式，实现活体中的多种非电活性物质的同时分析.

基于热控电极的电致化学发光传感器的研究进展

张惠芳, 陈毅挺, 罗芳, 林振宇, 陈国南

2019, 25(2): 172-184. doi:10.13208/j.electrochem.181043

摘要 ( 1036 )

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电致化学发光（ECL）检测技术因其具有无需激发光源、仪器简单、灵敏度高、选择性好等特点，被广泛应用于环境分析、生物分析等领域. 温度是影响ECL的主要因素之一，在传统的ECL传感器中大多是通过溶液整体加热的方法来控制温度，这种方法操作繁琐，且溶液中的热不稳定性物质及易挥发性物质容易受到影响，因此电极很少工作在最适宜的温度下. 热控电极技术可以只提高电极表面温度，而维持溶液的整体温度不变，使用起来具有很好的便利性. 作者课题组首次将热控电极引入到ECL传感器的构建中，由于电极表面和溶液之间存在一定的温度梯度，因此可以引发强制对流，从而加快物质的扩散和对流速率；电极表面温度的升高还可以进一步提高电极表面物质的电化学反应速率，这两方面的共同作用提高了ECL检测的灵敏度. 同时，利用热控电极可以解决整体加热所引起的背景信号升高，挥发性、热不稳定性物质易受温度影响等问题，而且通过电极加热的方法可去除电极表面的污染物，从而提高ECL检测的重现性. 本文综述了近年来基于热控电极技术的ECL传感器的研究进展，主要介绍了热控电极的加热方式、电极种类以及热控电极在ECL中的应用等，并分析了该技术在实际应用中面临的主要问题，对该技术未来的发展趋势进行了展望.

纳米材料在用于癌症诊断的呼出气挥发性有机物检测中的应用

白万乔, 乔学志, 王铁

2019, 25(2): 185-201. doi:10.13208/j.electrochem.181041

摘要 ( 897 )

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细胞新陈代谢的变化会导致挥发性有机化合物（VOCs）类型及含量发生变化，因此可通过分析某些标志性VOCs简立起多种疾病早期诊断的模型. 人体呼出物中特征VOCs的检测作为一种非侵入性、无损的检测手段，近些年在疾病检测领域已成为世界范围内的研究热点. 其中，纳米材料可用于增强传感器性能，并使传感器便携式小型化，推进检测传感器进入临床. 在这篇综述中，作者将种类繁多的传感器中用到的纳米材料归纳总结为金属、金属氧化物、碳基、复合物和MOFs基纳米材料等几类，并讨论了不同类纳米材料在VOCs检测中的优劣势. 本文所建立起的分析方法及讨论有助于进一步了解检测技术的优越性与局限性. 最后，作者对利用VOCs的检测实现癌症早期筛选的研究及发展提出了个人观点.

表面增强红外吸收光谱——表面敏感的原位免标记光谱电化学技术

武烈, 孙建龙, 姜秀娥

2019, 25(2): 202-222. doi:10.13208/j.electrochem.181046

摘要 ( 1908 )

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表面增强红外吸收光谱（尤其衰减全反射表面增强红外吸收光谱）是一种超灵敏的红外光谱技术，能够实现亚单层膜水平的表面选择性探测. 由于增强基底可同时作为工作电极实现电化学调制，衰减全反射表面增强红外吸收光谱是一种表面敏感的原位免标记光谱电化学技术. 本文首先简要介绍了表面增强红外吸收光谱的基本原理和技术特点，之后通过代表性研究工作着重介绍近年衰减全反射表面增强红外吸收光谱电化学的应用和发展，最后展望了表面增强红外光谱所面临的挑战和潜在的研究方向.

基于电化学双共价键法构建可再生高灵敏的电化学发光适体传感器检测可卡因

王晓飞, 张婷, 王冰, 漆红兰, 张成孝

2019, 25(2): 223-231. doi:10.13208/j.electrochem.181044

摘要 ( 794 )

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基于点击化学和重氮盐法的双共价键固定化方法，制备了一种高灵敏、可重复使用的电化学发光(ECL)适体传感器. 该方法以可卡因为分析物，以可卡因适体为分子识别物质，以钌联吡啶衍生物为ECL信号物质. 采用电化学方法在玻碳电极表面重氮化叠氮苯胺，通过点击反应连接炔基功能化的钌联吡啶衍生物标记可卡因适体，获得适体传感器. 该传感器在共反应剂存在下，产生弱的电化学发光信号，可卡因存在下，电化学发光信号增加. 基于此，建立了“信号增强”型检测可卡因的电化学发光分析新方法. 电化学发光信号与可卡因浓度在0.1 nmol·L^-1 ~ 100 nmol·L^-1范围内呈良好的线性关系，检出限为60 pmol·L^-1. 该传感器具有良好的稳定性，可重复多次使用. 该双共价键法在构建ECL传感器方面具有很好的应用前景.

基于催化发卡自组装和 Ru(NH₃)₆³⁺的核酸光电化学灵敏分析

付亚敏, 闫小霞, 张小华, 陈金华

2019, 25(2): 232-243. doi:10.13208/j.electrochem.181051

摘要 ( 914 )

PDF (667KB) ( 504 )

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基于催化发卡自组装反应（CHA）和电活性材料[Ru(NH₃)₆]Cl₃，发展了一种“信号增强”型光电化学生物传感器，实现了核酸的灵敏检测. 首先，采用逐层离子吸附法（SILAR）将CdS 固定于TiO₂/ITO 电极表面. 光电材料CdS 不仅能够将TiO₂ 的吸收范围从紫外光区拓展到可见光区，而且还能提高光电转换效率. 之后，通过Cd-S 键将捕获DNA（C-DNA）固定于CdS/ TiO₂/ITO 电极表面. 与此同时，将Au 结合的发卡DNA 探针1（Au-HP1），发卡DNA 探针2（HP2）和目标DNA（T-DNA）混合物于溶液中进行CHA 反应，得到大量的Au-HP1:HP2 复合物. 再通过Au-HP1:HP2 复合物与C-DNA 的杂交反应将大量的双链DNA 引入到电极表面. 最后，将电活性物质Ru(NH₃)₆³⁺嵌入DNA 的磷酸骨架中，从而使得光电流大幅度的增强. 该光电生物传感器检测核酸的线性范围为10 fmol·L^-1到 1500 fmol·L^-1，检测线为6.19 fmol·L^-1，在生物分析、新药筛选以及疾病的早期诊断等方面具有潜在的应用前景.

快捷两步法制备金纳米电极用于活体多巴胺检测

关利浩, 王超, 张望, 蔡雨露, 李凯, 林雨青

2019, 25(2): 244-251. doi:10.13208/j.electrochem.181042

摘要 ( 1078 )

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用微电极进行活体检测神经化学物质属于侵入式分析，会对脑组织产生不可避免的损伤，进而在生理上产生一些信号干扰检测过程. 减小电极的尺寸对于减小对脑组织的损伤非常重要. 该研究报道了一种新型制备金纳米电极的方法并将其用于活体鼠脑内多巴胺分析研究. 这种金纳米电极的制备过程包含两步：1）通过离子溅射在毛细管的尖端覆盖一层金种子；2）把覆盖有金种子的毛细管浸入氯金酸和盐酸羟胺混合溶液中湿法沉积生成连续导电金膜. 制备好的纳米电极尖端约300 ~ 400 nm. 该金纳米电极可以应用于多巴胺的检测，并且在多巴胺浓度1.0 ~ 56.0 μmol·L^-1范围内有很好的线性响应，最低检测限低至0.14 μmol·L^-1（信噪比=3）. 该金纳米电极具有优异的电化学性能，可以成功的应用于检测鼠脑纹状体儿茶酚胺的释放.

基于CoP纳米阵列的亚硝酸根传感器的研究

周福玲, 熊小莉, 孙旭平

2019, 25(2): 252-259. doi:10.13208/j.electrochem.181055

摘要 ( 1006 )

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亚硝酸盐对环境和人体健康有着不利的影响，人体长期食用含大量亚硝酸盐的食物有致癌的风险，对亚硝酸盐的分析和检测是非常重要的. 开发高效的电催化剂，从而实现高灵敏度和高选择性的亚硝酸盐检测具有十分重要的意义. 作者通过先水热再低温磷化获得了磷化钴纳米阵列（CoP/TM）.电化学测试结果表明，所构建的CoP/TM电极对亚硝酸盐的还原具有高效的催化作用，线性检测范围为1.0 μmol·L^-1到1.0 mmol·L^-1，检测下限为18 nmol·L^-1（S/N=3），响应灵敏度为17781 μA·(mmol·L^-1)^-1·cm^-2，响应时间小于3 s，选择性良好.

二次刻蚀聚酰亚胺负载Cu_xO纳米复合物薄膜电极用于葡萄糖的快速测定

戴琬琳, 鲁志伟, 叶建山

2019, 25(2): 260-269. doi:10.13208/j.electrochem.181052

摘要 ( 1031 )

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本文采用激光刻蚀聚酰亚胺薄膜为载体, 浸泡吸附铜离子后经过二次刻蚀还原得到含有Cu(0)、Cu(I)和Cu(II)的纳米复合物薄膜电极(SLEPI/Cu_xO-FE). 通过表征可知，SLEPI/Cu_xO-FE具有大比表面积、丰富的活性位点以及良好的电催化性能. 实验结果表明，该电极对葡萄糖具有良好的电化学响应，并具有较好的稳定性和重现性，有望应用于葡萄糖的低成本检测.

自掺杂污泥碳的制备及其电催化氧还原的性能

叶雅丽, 冯伟明, 李格, 雷振超, 冯春华

2019, 25(2): 270-279. doi:10.13208/j.electrochem.180630

摘要 ( 1011 )

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开发低成本、高性能的阴极催化剂是燃料电池商业化应用的关键. 本文以剩余污泥为前驱体，在碳化前通过连续添加苯酚来对污泥进行驯化，热解后得到自模板、自活化及N、P、Fe自掺杂的多孔类石墨烯碳材料. 结果表明，污泥经苯酚驯化后，微生物得到富集，含碳量显著提高，N、P、Fe等元素大大增加. 热解温度升高能提高材料的石墨化程度，但过高的温度会使杂原子掺杂量减少，从而降低氧还原催化活性. 其中，800 ℃下煅烧得到的污泥碳（PSC-800）比表面积为402.4 m²·g^-1，远高于未驯化污泥碳（SC-800）的262.4 m²·g^-1. 光电子能谱（XPS）数据表明，PSC-800具有较高的杂原子掺杂量及含铁量，形成了吡啶氮、石墨氮等氧还原活性位点. 在碱性条件下催化4电子的氧还原反应，初始电位为0.93 V，高于SC-800的0.89 V及其他温度煅烧的污泥碳（PSC-600：0.75 V，PSC-700：0.87 V， PSC-900：0.91 V）. 极限电流密度与商业铂碳相当，具有良好的稳定性及抗甲醇毒性.

二维多层状Ti₃C₂T_x-MXene/聚吡咯纳米线复合材料的制备及电容性能研究

陈露, 简选, 何敏, 张咪咪, 陈晓蝶, 高楼军, 梁镇海

2019, 25(2): 280-287. doi:10.13208/j.electrochem.181118

摘要 ( 979 )

PDF (2901KB) ( 973 )

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本文以体相材料MAX(Ti₃AlC₂)为基底，采用氢氟酸刻蚀法得到二维多层状Ti₃C₂T_x-MXene，将一维聚吡咯纳米线(polypyrrole nanowires，PPy-NW)与二维多层状Ti₃C₂T_x-MXene相结合，成功地制备出Ti₃C₂T_x-MXene/PPy-NW复合电极材料. 并分别利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)、X-射线衍射(X-ray diffraction，XRD)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)及X射线光电子能谱 (X-ray photoelectron spectroscopy，XPS)对其进行了形貌和结构表征. 最后通过电化学测试表明，二维多层状Ti₃C₂T_x-MXene/PPy-NW复合电极材料在扫描速率为10 mV·s^-1时比电容可达374 F·g^-1，高于纯PPy-NW（304 F·g^-1），当扫描速率增加至200 mV·s^-1时，仍可保留原比电容值的72.4%，展现出良好的倍率性能. 而且在电流密度为5 A·g^-1下经过2000次的循环伏安实验，其电容保持率可达91.6%，具有良好的循环稳定性. 总之，二维多层状Ti₃C₂T_x-MXene和一维PPy-NW的复合有效地提升了电极材料的电容性能，在电化学能源储存方面有着巨大的应用前景.

近期热点文章

詹东平

2019, 25(2): 288-289.

摘要 ( 429 )

PDF (318KB) ( 449 )

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征稿简则

2019, 25(2): 290-290.

摘要 ( 444 )

PDF (152KB) ( 156 )

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