3.3.4 2,9,16,23-四羧基钴酞菁在膜上的物理吸附
此次实验中,称取0.015g四羧基钴酞菁粉末,量取7.5mL98%浓硫酸和20mL无水乙醇置于100mL小烧杯中,混合搅拌溶解。将萃取烘干的有机/无机复合介孔膜放入含有0.54g/L四羧基钴酞菁溶液的小振荡瓶中,在KS康氏振荡器上,以100次/分的振荡频率,振荡5h。振荡结束后,用二次蒸馏水反复淋洗已吸附酞菁的复合介孔膜,待用。
3.3.5 玻碳电极的预处理
固体电极表面的第一步处理是进行机械研磨、抛光至镜面程度[1]。新使用的玻碳电极由于表面可能有污染,通常需要对电极表面进行打磨,抛光,以进行活化。然后,放入0.01mM铁氰化钾溶液中用循环伏安法(CV)反复进行扫描表征,进而活化电极。活化分为物理活化和电化学活化两种,物理活化是用氧化铝粉末对电极打磨,电化学活化则是放入0.01mM铁氰化钾溶液中,用循环伏安法反复进行循环扫描。当电极在铁氰化钾溶液扫描中,阳极和阴极的峰电位接近60mV时,认为其符合使用标准,此时,才可以对电极表面进行修饰。
电极打磨方法:将麂皮用去离子水清洗干净,防止电极被污染而打磨效果不佳。先在麂皮上用0.3目的氧化铝粉末,然后用少许二次蒸馏水对其进行湿润,使其成浆糊状,不可太稀,否则打磨效果不佳。把食指压住电极上端(保证电极表面始终垂直于麂皮),拇指和中指捏紧电极,在麂皮上反复按同一方向划圈均匀的打磨,打磨时要尽量的集中在麂皮的一个区域内打磨,这样可得到较好的打磨效果。然后将麂皮用去离子水清洗干净;再在麂皮上用0.05目的氧化铝粉末,再按照前面的要求,重复上述步骤。抛光打磨结束后,分别将玻碳电极放入丙酮溶液、二次蒸馏水中各超声洗涤3分钟。这时可以用肉眼看到电极表面如镜面般清晰。随后,将电极用循环伏安法扫描。
需要注意的是:电化学工作站有红色、白色、绿色三根接线。红色接线接对电极,即铂丝电极,白色的接线接参比电极,即Ag/AgCl电极,绿色接线接工作电极,即玻碳电极,不可接错或不接,各接线的接头不可接触,否则会造成断路或短路而无法正常工作。电化学工作站在扫描前需要预热20分钟,使电流稳定,以保证所得出的扫描图的误差降至最小。将各个电极放入盛有0.01mM的铁氰化钾中测定峰电位,如此反复打磨、清洗电极,直至峰电位差接近60mV,即说明电极已活化。在电极达到活化使用标准后,电极每次使用过后都需重新进行打磨,任何的空气接触或者物体接触都会导致电极表面的污染,需要时刻保持电极表面清洁,峰电位差文持在60mV左右。
3.3.6 修饰电极的制备及电化学检测
电极打磨光洁后,用一片略大于电极表面已吸附2,9,16,23-四羧基钴酞菁的复合介孔膜,置于电极表面,可沾取少许磷酸缓冲溶液使之固定在电极表面,然后在电极表面滴加一滴3%的聚乙烯醇溶胶水溶液(PVA)。将电极至于4℃冰箱中,待PVA溶液自然挥发,晾干后即可使用。
图3.2 化学修饰电极制备示意图
使用CHI-660C电化学工作站,采用三电极系统,铂电极为对电极,修饰电极为工作电极,Ag/AgCl电极为参比电极,进行电极的性能表征测定。
(1) 2,9,16,23-四羧基钴酞菁(CoTCPc)复合介孔膜修饰电极上的直接电化学行为
实验用磷酸缓冲溶液,设置适当条件,调整窗口,表征2,9,16,23-四羧基钴酞菁在复合介孔膜上的直接电化学行为。
(2) 2,9,16,23-四羧基酞菁钴(CoTCPc)复合介孔膜修饰电极上的电催化化学行为
电催化化学实验是在通氮除氧和通氧除氮条件下进行的。1、实验用ph=6的硫酸溶液先通高纯度氮气除氧10-15分钟,将氮气流平稳的通过液面上方形成一个氮气氛,以保持实验中的无氧条件[15]。设置适当条件,调整窗口,表征2,9,16,23-四羧基钴酞菁在复合介孔膜上的电催化电化学行为。2、实验用ph=6的硫酸溶液先通高纯度氧气除氮10-15分钟,将氧气流平稳的通过液面上方形成一个氧气氛,以保持实验中的无氮条件[15]。设置适当条件,调整窗口,表征2,9,16,23-四羧基钴酞菁在复合介孔膜上的电催化电化学行为。
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