專利名稱：一種測定液/液界面電子轉移速率的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種測定液/液界面電子轉移速率的方法。
背景技術：
由于液/液界面可以看作是模擬生物膜或人造膜的簡單模型，研究其上電子轉移過程對理解生物體復雜的生理變化過程具有重要的意義。研究液/液界面的方法主要有 微管技術、光譜電化學方法、微滴電化學方法、掃描電化學顯微鏡(SECM)、薄層循環(huán)伏安法 (TLCV)、二次諧波生成法(SHG)和總頻率生成法(SFG)等。SECM作為一種最新型實驗方法解決了許多傳統(tǒng)電化學方法無法解決的問題，如頂降、充電電流、區(qū)分了電子轉移和離子轉移過程。然而，SECM也具有一定的局限性，它不僅對儀器設備要求高，且實驗數(shù)據(jù)處理復雜。因此TLCV是最簡單的測量液/液界面電子轉移速率的方法。該方法無須昂貴的實驗儀器，藥品消耗少，數(shù)據(jù)處理簡單。尤其是有機相僅需幾微升，為研究一些產(chǎn)率低的難溶化合物的界面行為提供了有利的分析手段。然而，在實際的測量中，常常為了探究最優(yōu)的實驗條件而費力費物。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種簡單測定液/液界面電子轉移速率的新方法。該方法是將薄層循環(huán)伏安法與數(shù)值模擬相結合，即先利用數(shù)值模擬準確預測出具體實驗體系的最優(yōu)實驗條件，然后將該條件應用于薄層循環(huán)伏安法的實驗中，從而簡單快速的測定出精確的速率常數(shù)值。
本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的 一種測定液/液界面電子轉移速率的方法，其步驟是 1.通過數(shù)值模擬得到最優(yōu)實驗條件 a.按照菲克第二擴散定律，利用數(shù)值模擬中的標準有限差分法模擬兩相中反應物的擴散過程從而得到薄層理論中的時間擴散電流id，
權利要求
1. 一種測定液/液界面電子轉移速率的方法，其步驟是 (1).通過數(shù)值模擬得到最優(yōu)實驗條件a.按照菲克第二擴散定律，利用數(shù)值模擬中的標準有限差分法模擬兩相中反應物的擴散過程從而得到薄層理論中的時間擴散電流id， 其中，t 電流掃過的時間；Dnb 有機相中反應物的擴散系數(shù)；cNB(x，t)有機相中反應物在時間t，給定位置χ上的濃度；id 擴散電流；η 反應過程中轉移的電子數(shù)；F 法拉第常數(shù)；A :電極面積；b.基于薄層定量分析理論得到時間電流響應值i。bs， 其中，兩相間反應的動力學電流；ket 界面電子轉移反應速率常數(shù)；C:有機相中反應物的初始濃度，C^20 水相中反應物的初始濃度，d 有機薄層厚度，Iobs 平臺電流； C.由掃描電位窗和掃速得到時間和電位的關系 其中，R 氣體常數(shù)；T 絕對溫度；E 電極電勢；E° 標準電極電勢；d.通過MATLAB中的for循環(huán)語句得到伏安響應值，并繪制其二維曲線i。bs_E圖；e.按照所需結果，通過觀察改變參數(shù)時所得到的伏安響應圖，找到最優(yōu)的實驗條件參數(shù)有機相反應物濃度Cnb、水相反應物濃度、薄層厚度d、掃速U ；(2).按照理論指導選取最優(yōu)實驗參數(shù)測定液/液界面電子轉移速率常數(shù)a.溶液的配制按照模擬得到最優(yōu)反應物濃度Cnb、cH20配置適當濃度的反應物溶液；b.電極處理熱解石墨電極(EPG)為工作電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，Pt絲作為對電極。參比電極和對電極分別用二次蒸餾水清洗；工作電極每次測量前都用0. 30μπι和 0. 05 μ m的三氧化二鋁拋光粉先后打磨電極表面，二次水清洗，氮氣吹干30秒；c.工作電極掛膜通過模擬中所得到的薄層厚度和工作電極面積計算有機相的體積 V(V = dXA)，然后將工作電極朝上，用微量進樣器取V體積的有機溶液滴加到電極表面，有機溶液會在工作電極表面自然擴散形成薄層；d.構建三電極系統(tǒng)將清洗好的參比電極和對電極垂直垂直浸入事先配制好的水溶液中，使用前充氮氣除氧15分鐘；然后迅速將掛好膜的工作電極倒置于水相中，此時油/水界面形成；e.掃圖整個實驗在CHI900工作站進行，打開電化學工作站，設置電位窗，選擇掃速， 實驗均在室溫20士2°C下進行，開始掃描，得到伏安曲線圖；f.線性擬合測量得到的一系列不同濃度比下的平臺電流值，讀取不同水相Kfe(CN)6 濃度時得到的平臺電流值，作i。bs-c:圖，用曲線進行擬合得到；g.計算由公式可知此直線的擬合斜率即為nFAc\Bk:1，因此研究體系中液/液界面上的電子轉移速率常數(shù)krt就可通過nFAc\B/斜率計算得到 (Kbs)"1 = dl{nFAcmDHi0)+ (nFAc*NBke[~l。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測定液/液界面上電子轉移速率的方法，它是將計算機模擬和薄層循環(huán)伏安法相結合，以薄層伏安法液/液界面電子轉移理論為基礎利用數(shù)值模擬首先對薄層伏安法模型進行模擬，預測得到最優(yōu)的實驗條件參數(shù)；然后將該最優(yōu)條件應用在具體的實驗操作中，將得出一系列理想的陰極平臺電流值，通過線性擬合從而得到精確的液/液界面電子轉移速率常數(shù)值。本發(fā)明是以計算機模擬為先導來確定最優(yōu)實驗條件，然后將其應用在具體的實驗中，它是集計算機模擬和薄層伏安法兩種方法優(yōu)點于一身的切實可行的新方法，使得液/液界面電子轉移速率的測定更加簡便、快捷而準確。
文檔編號G01N27/30GK102192943SQ20101012404
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權日2010年3月12日
發(fā)明者盧小泉, 張韶華, 董德芳, 姚冬娜, 何勇 申請人:西北師范大學