專(zhuān)利名稱(chēng)：在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法。
碳材料具有高的導(dǎo)電性、化學(xué)惰性以及電化學(xué)窗口相當(dāng)寬等優(yōu)點(diǎn)，是一種重要的基底材料，在碳基底上共價(jià)鍵合上一層有機(jī)單分子層，可使碳基底成為吸附其它功能分子(如多金屬氧酸鹽)的良好的基底。法國(guó)科學(xué)家Savéant在Journal of American ChemistrySociety 1997，119，201-207中在有機(jī)相溶液中用重氮鹽還原法對(duì)碳基底進(jìn)行了修飾，得到了不同基團(tuán)的有機(jī)單分子層修飾的碳電極，但他們所采用的溶劑為乙腈，因此有潛在的危險(xiǎn)性；另一方面，這種方法要求事先合成出這些有機(jī)物的純凈的重氮鹽，而重氮鹽的合成條件較苛刻，很難得到所需的產(chǎn)物。
本發(fā)明的目的是采用電化學(xué)法在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜，對(duì)碳基底進(jìn)行修飾，將一系列帶有不同功能基團(tuán)的單分子層自組膜接著在碳基底上，所得電極可固定多金屬氧酸陰離子、各種生物分子等。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的，選用帶有不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物為起始物，采用玻璃碳或新鮮的高定向熱解石墨電極(HOPG)或碳纖維作電極材料，將帶有不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物與水混勻，通氬氣，加入亞硝酸鈉和水的混合液，經(jīng)冰浴、除氧，然后將要修飾的電極放入上述溶液中，以Ag/AgCl為參比電極，經(jīng)電位循環(huán)掃描，取出后用水和丙酮沖洗，即可得到不同功能基團(tuán)的苯單分子層自組膜修飾的碳電極。
本發(fā)明選用不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物苯胺、對(duì)氨基苯磺酸鈉或?qū)ο趸桨菲渲械囊环N作起始物，采用玻璃碳或新鮮的高定向熱解石墨或碳纖維作電極材料，將0.2mmol～0.21mmol帶有不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物與15ml水混勻，通入氬氣20分鐘后，加入14.5mg的亞硝酸鈉和2ml水的混合液，然后用冰浴冷至0-5℃，在不斷攪拌及除氧的條件下，將2.1ml濃鹽酸與5.9ml水的混合液緩緩滴加到上述反應(yīng)液中，控制滴加速度，使反應(yīng)溫度保持在0-5℃。滴完后繼續(xù)在冰浴中放置15分鐘，以保證反應(yīng)完全。將電極放入到上述反應(yīng)液中，在0到一1.0Vvs.Ag/AgCl的電位窗口下循環(huán)掃描，取出后用大量水和丙酮反復(fù)沖洗后，即得到帶有不同功能基團(tuán)的苯單分子層修飾的碳電極。
修飾好后的單分子層用衰減紅外光譜分析，證明了帶有不同功能基團(tuán)的苯單分子層自組膜中苯的C原子和電極表面的C原子之間形成了C-C共價(jià)鍵；掃描隧道顯微鏡與循環(huán)伏安分析證明帶有不同功能基團(tuán)的苯單分子層在碳基底上的排列是采取密堆積的單分子層的形式排列的。
按照本發(fā)明所述方法制備帶有不同功能基團(tuán)的苯單分子層，其原材料容易獲得且成本低廉，制備過(guò)程簡(jiǎn)單安全；所得苯單分子層修飾碳基底帶有不同功能基團(tuán)，能分別固定多金屬氧酸陰離子、各種生物分子等；所得苯單分子層是與碳基底經(jīng)C-C共價(jià)鍵相連，因此能牢固固定在各種碳基底上，需用機(jī)械法才能除去，因而有利于得到穩(wěn)定的電化學(xué)傳感器和生物傳感器。
本發(fā)明提供的實(shí)施例如下實(shí)施例1將18.2μl減壓蒸餾的苯胺與15ml水混勻，通入氬氣20分鐘后，加入14.5mg的亞硝酸鈉和2ml水的混合液。然后用冰浴冷至0℃，在不斷攪拌及除氧的條件下，將2.1ml濃鹽酸與5.9ml水的混合液緩緩滴加到上述反應(yīng)液中，控制滴加速度，使反應(yīng)溫度保持在0℃±1℃。滴完后繼續(xù)在冰浴中放置15分鐘，以保證反應(yīng)完全。取一拋光后的玻璃碳電極放入到上述反應(yīng)液中，在0到-1.0Vvs.Ag/AgCl的電位窗口下循環(huán)掃描，得到苯單分子層修飾的玻碳電極。
實(shí)施例2在40ml燒杯中，放置0.18ml5％氫氧化鈉溶液及42mg對(duì)氨基苯磺酸鈉，溫?zé)崾怪芙?。取一新鮮的高定向熱解石墨電極作電極材料，反應(yīng)溫度保持在3℃±1℃，其余步驟同實(shí)施例1，即得到苯磺酸單分子層修飾的高定向熱解石墨電極。
實(shí)施例3將27.6mg對(duì)硝基苯胺與15ml水混勻，取一碳纖維微電極作電極材料，反應(yīng)溫度保持在4℃±1℃，其余步驟同實(shí)施例1，即得到硝基苯單分子層修飾的碳纖維微電極。
權(quán)利要求
1.一種在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物苯胺、對(duì)氨基苯磺酸鈉或?qū)ο趸桨菲渲械囊环N作起始物，采用玻璃碳或新鮮的高定向熱解石墨或碳纖維作電極材料，將0.2mmol～0.21mmol帶有不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物與15ml水混勻，通入氬氣20分鐘后，加入14.5mg的亞硝酸鈉和2ml水的混合液，然后用冰浴冷至0-5℃，在不斷攪拌及除氧的條件下，將2.1ml濃鹽酸與5.9ml水的混合液緩緩滴加到上述反應(yīng)液中，控制滴加速度，使反應(yīng)溫度保持在0-5℃，滴完后繼續(xù)在冰浴中放置15分鐘，將電極放入到上述反應(yīng)液中，在0到-1.0Vvs.Ag/AgCl的電位窗口下循環(huán)掃描，取出后用大量水和丙酮反復(fù)沖洗后，即得到帶有不同功能基團(tuán)的苯單分子層修飾的碳電極。
2.如權(quán)利要求1所述的在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用苯胺作起始物。
3.如權(quán)利要求1所述的在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用對(duì)氨基苯磺酸鈉作起始物。
4.如權(quán)利要求1所述的在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用對(duì)硝基苯胺作起始物。
5.如權(quán)利要求1所述的在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用玻璃碳作電極材料。
6.如權(quán)利要求1所述的在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用新鮮的高定向熱解石墨作電極材料。
7.如權(quán)利要求1所述的在碳基底上制備有機(jī)單分子層自組膜的電化學(xué)方法，其特征在于選用碳纖維作電極材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于電化學(xué)法在碳基底上制備單分子層自組膜的方法。本發(fā)明選用帶有不同功能基團(tuán)的苯胺衍生物為起始物,采用玻璃碳或新鮮的高定向熱解石墨電極(HOPG)或碳纖維作電極材料,用電化學(xué)法將帶有不同功能基團(tuán)的苯單分子層經(jīng)C－C共價(jià)鍵接著在碳基底上,所得電極很適合作為固定其它功能分子的基底材料。
文檔編號(hào)C25D9/02GK1306104SQ0010458
公開(kāi)日2001年8月1日 申請(qǐng)日期2000年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月25日
發(fā)明者劉紹琴, 唐智勇, 王海燕, 董紹俊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所