掃描電化學(xué)顯微鏡和微滴法研究液-液界面上加速離子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的過程.pdf

1、離子轉(zhuǎn)移是相轉(zhuǎn)移催化,溶液萃取,電滲析及生命科學(xué)等諸多領(lǐng)域中常見的物理化學(xué)過程.由于Gavach和Koryta的先驅(qū)性的工作,使互不相溶電解質(zhì)界面(ITIES)上的電荷傳遞現(xiàn)象得到了廣泛的研究,同時(shí)也開辟了近代電化學(xué)研究的新領(lǐng)域。液液界面(Liquid/Liquid interface, L/L interface)電化學(xué)主要研究兩互不相溶電解質(zhì)溶液界面上的電荷(電子和離子)轉(zhuǎn)移反應(yīng)及伴隨發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),電荷在液液界面的轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程是最

2、基本的物理化學(xué)過程之一,而液液界面被認(rèn)為是最簡單的模擬生物膜模型,與許多重要的化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)體系密切相關(guān)。研究生物膜上的離子轉(zhuǎn)移對于認(rèn)識(shí)、理解、掌握許多重要的生理過程,揭示生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的代謝過程具有重要的意義。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及各學(xué)科間的相互滲透,界面化學(xué)的研究也會(huì)遇到越來越多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,而更多精密技術(shù)和更合理方法的應(yīng)用,必將為人類認(rèn)識(shí)自然開拓更廣闊的前景。本文結(jié)合Bard等人于上世紀(jì)80年代末提出和發(fā)展的掃描

3、電化學(xué)顯微鏡(Scanning Electrochemical Microscope, SECM)技術(shù)及Girault等人借鑒微電極技術(shù)構(gòu)造了兩種微ITIES界面:微液滴和微孔支撐的液-液界面,研究了金屬離子在仿生界面上的離子轉(zhuǎn)移過程。本文共分為四部分,主要包括以下內(nèi)容:
　　1.綜述了液/液界面電化學(xué)的研究進(jìn)展,介紹了液/液界面模型及研究方法,詳細(xì)敘述了加速離子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的原理和試驗(yàn)方法。
　　2.在本章中,我們設(shè)計(jì)了一個(gè)新

4、型的仿生物膜模型,將AAO修飾在液液界面上,來模擬離子通道,以二苯并十八冠六(DB18C6)作為有機(jī)相的反應(yīng)物,以K+和 Na+為水相中的反應(yīng)物,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們得到了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù),觀察到了離子通過離子通道的動(dòng)態(tài)過程,離子濃度與轉(zhuǎn)移電勢呈良好的先行性關(guān)系。這些研究有助于更好認(rèn)識(shí)界面離子轉(zhuǎn)移機(jī)理,認(rèn)識(shí)生命過程中鉀離子和鈉離子跨膜轉(zhuǎn)移機(jī)理,對揭示生命奧密具有重要的意義。
　　3.本章采用掃描電化學(xué)顯微鏡和微滴法研究鋰離子和

5、鈉離子在水/1,2-二氯乙烷界面上轉(zhuǎn)移過程,計(jì)算了鉀離子轉(zhuǎn)移電勢和轉(zhuǎn)移吉布斯自由能,探討了界面離子轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)力,并對有取代基的冠醚與冠醚進(jìn)行比較,得出了卟啉環(huán)與冠醚環(huán)形成共軛,有利于堿金屬離子反應(yīng)的進(jìn)行,其擴(kuò)散系數(shù)與Kf值均大于文獻(xiàn)報(bào)道值。
　　4.本實(shí)驗(yàn)采用玻璃微米管支撐的W/DCE界面和微滴法,詳細(xì)研究了在TCNQ加速鎳離子和鈷離子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的機(jī)理, TCNQ加速Co2+和Ni2+在W/DCE界面上的轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)良好的伏安行為。研究表