一种铂网栅薄层光谱电化学池的制作及表征

    焦 奎3

    任立清 杨 涛

    (青岛化工学院应用化学系 ,青岛 266042)

    摘 要 以铂网栅电极作工作电极 ,设计制作了一种应用于紫外2可见光谱电化学研究的新型光透薄层

    电化学池(OTTLE) ,并以铁氰化钾2亚铁氰化钾体系对此光谱电化学池进行了表征。铁氰化钾2亚铁氰化

    钾体系在该池中有良好的循环伏安特性 ,并可获得良好的紫外2可见光谱。测得的克式量电位 E0’

    ,电子

    转移数 n与文献结果一致。

    关键词 紫外2可见光谱电化学 ,光透薄层电化学池 ,铁氰化钾 ,亚铁氰化钾

    2000212224收稿;2001206218接受

    本文系国家自然科学基金资助项目(No. 20075013)

    1 引 言

    光谱电化学方法自60年代提出以来,已得到飞速的发展 ,已成为电化学分析的独立分支。光谱电

    化学研究的核心元件是光谱电化学池。池的设计是光谱电化学研究的重要内容〔 1〕。为适合于各种研究

    体系的需要 ,人们先后设计研制了各种不同结构的光透薄层电化学池。每一种新型的设计都有其本身

    的特点〔 2 ,3〕。一个理想的紫外2可见光谱电化学池应具有较宽的紫外2可见光谱波长范围、较高的光学灵

    敏度、容易除氧、可适用于各类溶剂、较小的池时间常数、薄层溶液内各处电场强度分布均匀、易填充清

    洗等特点〔 4 ,5〕,其中 ,薄层池设计应考虑的两个最重要的因素是阻抗效应和边缘效应。为了开展伏安酶

    联免疫分析体系的光谱电化学研究 ,我们自行设计了一种组装简单 ,电极配置合理 ,而且便于洗涤的铂

    网栅光透薄层电化学池。实验表明:以这种电解池进行实验 ,不仅可以获得相对良好的重现性 ,而且相

    对缩短了清洗电化学池的时间 ,保证了后继实验不受前期实验的影响 ,以铁氰化钾2亚铁氰化钾体系考

    察了光透薄层电化学池对光与电激发的信号响应 ,均获得较为满意的结果。

    2 实验部分

    2. 1 仪器与试剂

    Cary50 probe紫外可见分光光度计(澳大利亚Varian公司 ,原比色皿架经过改装 ,已安装有固定位置

    的三电极薄层电解池) ;CHI832电化学分析仪(上海辰华仪器有限公司) 。

    铁氰化钾(上海试剂一厂) ,分析纯;KCl (山东化工研究院) ,分析纯。溶液为二次蒸馏水配制。实验

    在室温下进行。

    2. 2 薄层光谱电化学池的制作

    该池以铂网栅电极为工作电极 ,铂丝电极为对电极 ,AgP AgCl 电极为参比电极组成三电极系统。外

    径210 mm的玻璃管中装满饱和 KCl 溶液作为盐桥。结构示意图如图1。比色皿架改装如图2。具体制

    作方法如下:将石英片割成3. 0 ×3. 0 ×0. 1 cm3

    ,玻璃片 3. 0 ×0. 5 ×0. 2 cm3

    ,小石英片 2. 3 ×0. 5 ×0. 09

    cm3

    ,如图1用硅橡胶粘贴 ,注意防止槽内向外漏液。放置24 h ,使其固化。使用时先将铂网栅电极的网

    状部分插入薄层区 ,其顶部固定在比色皿的固定点 ,再将铂丝电极放入槽内并固定在另一固定点 ,最后

    将AgP AgCl 参比电极插入盐桥。

    通过注射器将样品注入槽内 ,三电极与电化学分析仪相连接即可。将光透薄层电化学池置于分光

    光度计的样品架上 ,使光线垂直透过铂网栅光透电极 ,给体系施加激发电位 ,就可以现场记录体系对激

    发信号的响应 ,进行光谱电化学实验。

    第29卷

    2001年11月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究简报

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第11期

    1299～1302 图1 自制光透薄层电化学池示意图

    Fig. 1 The layout of the optically transparent thin layer

    electrochemical cell

    1. 放入铂丝电极(insert a Pt wire auxiliary electrode) ;2.放入铂网

    电极(insert a Pt minigrid working electrode) ;3. 带盐桥的AgP AgCl

    参比电极(insert an AgP AgCl reference electrode with a salt bridge) ;

    4. 石英片( quartz plate) ; 5. 玻璃片(glass plate) ; 6. 小石英片

    (small quartz plate) 。

    图2 自制薄层比色皿架

    Fig. 2 The frame for the colorimetric cell

    1. 光路透过窗(optical window) ;2. 定位螺钉( screw for fixation) ;

    3 ,4 ,5. 三电极固定点(fixation for electrodes) ;6. 定位螺栓( screw

    for fixation) ;7. 比色皿放入处( insert colorimetric cell ) ; 8. 铜板

    (brass plate) 。

    2. 3 对光透薄层电化学池进行电化学表征和光谱电化学表征

    电化学表征:在光透薄层电化学池中加入 1. 0 ×10

    - 3

    molP L K3 Fe (CN) 6 + 1. 0 molP L KCl 溶液。用

    CHI832型电化学分析仪 ,在0. 0 V至0. 6 V电位区间和不同的扫描速度下记录循环伏安图。

    图3 1. 0× 10

    - 3

    molP L K 3 Fe (CN) 6在1. 0 molP L KCl 中不

    同扫速下的薄层循环伏安图

    Fig. 3 Thin layer cyclic voltammograms of 1. 0×10

    - 3

    molP L

    K 3 Fe (CN) 6 in 1. 0 ×10

    - 3

    molP L KCl at different scanning

    rates

    扫速(scanning rate ,mVP s) :1110 ;219 ;318 ;417 ;516 ;615 ;713 ......