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关于碳糊电极的那点事

2021-11-20    来源:科普中国-科学原理一点通

  传统的伏安传感器是滴汞电极,汞不仅有毒,而且在正电位区不能使用,因此其应用受到很大限制。自五十年代起,贵金属电极、半导体电极和各种碳电极相继发展。在碳电极中,应用较广的是碳糊电极。所谓碳糊电极(CPE)是利用具有导电性的石墨粉与憎水性的粘合剂(如石蜡、硅油等)混合制成糊状物,然后将其涂在电极棒表面或填充入电极管中而制成的一类电极。

   

  碳糊电极的性能主要取决于其制备方法、所用材料、电极表面状态及使用时间等。因此,碳糊电极的制备是一项基本却又重要的工作。制备碳糊电极所需要的主要材料是石墨粉和粘合剂,而粘合剂主要分为两大类。

  一、非导体粘合剂

  1、有机液体粘合剂,如石蜡、硅油、矿物油、环氧树脂等。在这类电极上,电化学反应在电极与试液界面上进行。

  2、固体粘合剂,如固体石蜡、PVC(Polyvinyl chlorid)等。固体石蜡作粘合剂的CPE比普通CPE具有更多的优越性,如电极表面光洁稳定、重现性好、背景噪音低、灵敏度高、选择性好等,并且能够在流动体系中应用。

  二、电解质溶液粘合剂

  NaOH便是一种电解质溶液粘合剂。使用这类粘合剂制备的CPE,电化学反应可在电极本体内进行,从而扩大了CPE的应用范围,电极表面易于更新,正电位残余电流低。但由于该电极坚固性较差,在负电位区背景电流大,导致以该种粘合剂制备的CPE在电化学研究中鲜于使用。

   

  由于碳糊电极具有电极残余电流低、制备方法简单、无毒、表面易于更新、电位使用范围宽且价格便宜等突出特点,这类电极被广泛应用于各个领域,如无机物分析、有机物分析、药物分析、电化学及生物传感器等,得到了迅猛的发展。

  不过,到目前为止,CPE还只停留在实验室研究阶段,并没有进入工业化生产阶段,主要是因为制备CPE的技术尚不成熟。现阶段大多使用手工研磨法制备碳糊电极,这种方法的缺点是不能使碳粉、粘合剂和修饰剂充分混匀。不过,碳糊电极仍旧具有巨大的发展潜力。

  本文由石家庄市藁城区第九中学高级教师韩素娟进行科学性把关。   

  新华网科普事业部

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