第三章循環(huán)伏安分析PPT課件

1、第三章第三章循環(huán)伏安分析循環(huán)伏安分析1.11.1循環(huán)伏安分析基礎(chǔ)循環(huán)伏安分析基礎(chǔ) 1.21.2循環(huán)伏安圖形解析循環(huán)伏安圖形解析 1.31.3循環(huán)伏安研究電極反應(yīng)的可逆性循環(huán)伏安研究電極反應(yīng)的可逆性1.4 1.4 循環(huán)伏安研究電極過程的性質(zhì)循環(huán)伏安研究電極過程的性質(zhì)1.5 1.5 循環(huán)伏安測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)循環(huán)伏安測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)1.6 1.6 循環(huán)伏安的應(yīng)用循環(huán)伏安的應(yīng)用1.7 1.7 線性掃描伏安法線性掃描伏安法11.11.1循環(huán)伏安分析基礎(chǔ)循環(huán)伏安分析基礎(chǔ)定義：循環(huán)伏安法 (Cyclic Voltammetry) 一種常用的電化學(xué)研究方法。該法控制電極電勢(shì)以不同的速率，隨時(shí)間以三角波形一次或

2、多次反復(fù)掃描，電勢(shì)范圍是使電極上能交替發(fā)生不同的還原和氧化反應(yīng)，并記錄電流-電勢(shì)曲線。屬于線性掃描伏安法一種，循環(huán)伏安法的原理與線性掃描伏安法相同，只是比線性掃描伏安法多了一個(gè)回掃。關(guān)鍵詞：電勢(shì)（激勵(lì)信號(hào)）；線性變化；三角波掃描；電流（響應(yīng)信號(hào)）；電流-電勢(shì)曲線 2裝置圖WE工作電極工作電極CE輔助電極輔助電極RE參比電極參比電極3循環(huán)伏安法中循環(huán)伏安法中- -三角波掃描三角波掃描4 峰高測(cè)量峰高測(cè)量1.切線法（切線法（半峰法） 起點(diǎn)（轉(zhuǎn)折起點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）做切線，切線到最高點(diǎn)位置。點(diǎn)）做切線，切線到最高點(diǎn)位置。5從循環(huán)伏安圖可獲得以下電化學(xué)參數(shù) 氧化峰電流ipa還原峰電流ipc氧化峰電位Epa還

3、原峰電位Epc2.條件電位 ： 3.半峰寬W1/2：電流等于極限電流（最大）的一半時(shí)峰寬。/papcE(E +E )/26 半峰電位Ep1/2 ：當(dāng)電流等于極限電流（最大）的一半時(shí)相應(yīng)的電極電位。適用于寬峰，峰電位不易確定。 注意：半峰電位有兩個(gè)， Ep1/2是起峰一側(cè)的那個(gè)電位。 7 不規(guī)則峰解析，傾斜基線，前后基線突變，根據(jù)具體情況處理，考慮基線-起點(diǎn)與終點(diǎn)聯(lián)線，以起峰一側(cè)的電位進(jìn)行測(cè)量。 某些電化學(xué)工作站軟件在起峰前測(cè)量基線的斜率可人工修整，以求獲得更精確的測(cè)量值。 高斯法：適用于差示脈沖等具有高斯分布特征的曲線。方法：從起峰前一點(diǎn)向峰后一點(diǎn)拉直線，得到峰電位Ep、峰電流ip和峰面積Ap

4、數(shù)據(jù)。起峰前后的點(diǎn)同樣可以調(diào)整。891022H2eH 電極反應(yīng)可逆指某個(gè)電極反應(yīng)的正向速度和逆向速度相等 對(duì)于Zn?Zn2+電極，平衡指該狀態(tài)下Zn2+還原速度與Zn氧化速度相等，兩個(gè)方向的電子和物質(zhì)交換速度相等。意味著此時(shí)通過電極的電流接近零。即所謂的平衡狀態(tài)，因此，可逆狀態(tài)是在平衡條件進(jìn)行的。遵從能斯特公式 電極的可逆性是電化反應(yīng)中的非常重要的性質(zhì)。2Zn2eZn不可逆電極反應(yīng)11正向電壓掃描時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)上半部分的還原波，也稱為陰極支；當(dāng)反向電壓掃描時(shí)，發(fā)生氧化反應(yīng)到下半部分的氧化波，稱為陽極支。可逆過程：陰極支和陽極支應(yīng)該接近重合。即峰電位接近，峰電流（與電子數(shù)有關(guān)）接近。12RT0

5、.0562.2nFppapcEn （25 C ）電極過程的可逆性判斷1.可逆電極1.1.可逆電極反應(yīng)，上下可逆電極反應(yīng)，上下兩條曲線是對(duì)稱的兩條曲線是對(duì)稱的, ,兩峰電流兩峰電流 之比之比: :i ipapa/i/ipcpc1 1。2.2.陽極峰電位與陰陽極峰電位與陰極峰電位之差較小極峰電位之差較小: :3.3.改變掃描速度，峰電位不變，改變掃描速度，峰電位不變，峰電位差與掃峰電位差與掃描速率無關(guān)描速率無關(guān)。13電極過程的可逆性判斷掃描速率的影響，峰電位差與掃描速率無關(guān)。但峰電流與v1/2線性核黃素在玻碳電極上 140.056ppapcEn電極過程的可逆性判斷2.不可逆電極1.通常為單峰，無回

6、掃峰，或正向峰，或上下兩條曲線是不對(duì)稱的,兩峰電流之比:ipa/ipc明顯大于或小于1。2.陽極峰電位與陰極峰電位之差較間，相距越大不可逆程度越大:3.改變掃描速度，Ep隨v移動(dòng),峰電位明顯受到與掃描速率影響。15準(zhǔn)可逆過程準(zhǔn)可逆（部分可逆，半可逆）電極過程來說，仍是接近可逆過程，具有氧化峰和還原峰雙峰。E=Epa-Epc0.058/n(V)（兩峰比可逆過程更開）。ipa/ipc大于或小于1（有人認(rèn)為不大于1.5）。改變掃描速度，氧化峰正移（說明更難于被氧化），還原峰負(fù)移（說明更難于被還原）。ipa、ipc且隨掃速的增大而變大，仍正比于1/2。16各種峰形比較17可逆峰與尖峰Hemamala

7、I. Karunadasa, Jeffrey R. Long, et. al. J. Nature. 464, 1329(2010).181.4 1.4 電極過程的性質(zhì)電極過程的性質(zhì)電極過程的基本過程電極過程的基本過程19電極性質(zhì)-控制步驟 電活性的物質(zhì)首先經(jīng)過擴(kuò)散過程到達(dá)電極表面然后通過吸附過程吸附在電極表面參與反應(yīng)兩個(gè)連續(xù)過程那一個(gè)慢就是受那個(gè)控制擴(kuò)散控制：擴(kuò)散過程速度較慢，為整個(gè)反應(yīng)的控制過程。動(dòng)力學(xué)控制：動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速度較慢，為整個(gè)反應(yīng)的控制過程。20電極過程控制機(jī)理氧化峰或還原峰峰電流與掃描速率成正比（線性關(guān)系），表明電極過程主要受動(dòng)力學(xué)反應(yīng)控制。不可逆電極反應(yīng)峰電流與掃描速率的平方根

8、成線性關(guān)系，電極過程主要受擴(kuò)散控制?？赡骐姌O反應(yīng)判斷其控制步驟判斷其控制步驟21多巴胺氧化峰與還原峰峰電流與掃描速率成線性關(guān)系，說明電極過程主要受動(dòng)力學(xué)反應(yīng)控制。0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 -0.100 -0.200-20.00-16.00-12.00-8.00-4.000.004.008.0012.0016.00ip/ 10-6AE/ V0.020.50判斷其控制步驟判斷其控制步驟22順鉑氧化峰還原峰峰電流與掃描速率的1/2方成線性關(guān)系，說明電極過程主要受擴(kuò)散控制。判斷其控制步驟判斷其控制步驟23一 般 低 掃 描速 度 下 ， 電極

9、受 到 動(dòng) 力學(xué) 反 應(yīng) 控 制影 響 ， 高 掃描 速 度 下 電極 受 到 擴(kuò) 散控制的影響。不同濃度控制步驟不一樣，一般高濃度下，電極受到動(dòng)力學(xué)反應(yīng)控制影響，低濃度下電極受到擴(kuò)散控制的影響。241.5 循環(huán)伏安研究電極反應(yīng)參數(shù)-參與反應(yīng)的電子數(shù)n與質(zhì)子數(shù)m 25參與反應(yīng)的電子數(shù)n22pi44Tn F ATnFQRTRT 1. 基于電量的方法-法拉第定律 法拉第定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Q=nZF 式中Q是通過電極的電量，n是沉積出該金屬的物質(zhì)的量。法拉第電解定律不僅適用于電解過程，并且適用于一切電極反應(yīng)的氧化和還原過程。 根據(jù)Laviron理論，峰電流ip與電子轉(zhuǎn)移數(shù)n有如下關(guān)系： 式中，F(xiàn)為

10、法拉第常數(shù)96485 Cmol-1，A為電極表面積，T為298K，電量Q=nFAT為循環(huán)伏安某單一過程的峰面積（以電量計(jì)，通常由儀器給出），由ip與掃描速度v的線性關(guān)系，求出現(xiàn)斜率，從而解出現(xiàn)n。 E. Laviron. General expression of the linear potential sweep voltammogram in the case of Diffusionless electrochemical systems. Electroanal Chem, 1979, 101(1):19-2826參與反應(yīng)的電子數(shù)n1/22.2462.5W25 nFnC=（）2.35

11、9.0/ mV, 25 CPPaPcRTEEEnnF（） 2. 基于能斯特定律-氧化峰和還原峰電位之差（該方程是否適合不可逆過程？），不同掃描速度取平均值（適合于可逆與準(zhǔn)可逆）。 3.根據(jù)Laviron半峰寬法 可設(shè)為0.5Laviron E ,J Electroanal chem,1974,52:35527參與反應(yīng)的電子數(shù)n 4. 不可逆電極根據(jù)Laviron，峰電位與掃描速度關(guān)系應(yīng)遵循關(guān)系式： 式中，稱為轉(zhuǎn)換系數(shù)(傳遞系數(shù)),在01之間，描述電極電勢(shì)對(duì)陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)影響的程度，v掃描速度，ks為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)。測(cè)定不同掃描速度下的峰電位，做出現(xiàn)Eplnv直線，根據(jù)式（1）斜率計(jì)算n

12、，結(jié)合式（2）解出和n 。 Laviron E ,J Electroanal chem,1974,52:355（2 2）為不可逆反應(yīng)的峰電位）為不可逆反應(yīng)的峰電位EpEp與與Ep/2Ep/2和和的關(guān)系關(guān)系28 電子數(shù)電子數(shù) 由由Ep(V) -ln直線斜率直線斜率=RT/2nF，已 知已 知 ，可 求 得 ：可 求 得 ：n=0.71。29參與反應(yīng)的電子數(shù)n或者根據(jù)文獻(xiàn)，測(cè)定不同掃描速度下的峰電位。 Bard A J, Faulkner L R. Electrochemical Methods. New York: John Wiley & Sons, 1980. 223, 143, 2

13、53.30單掃描過程伏安法峰電單掃描過程伏安法峰電流與濃度等因素關(guān)系：流與濃度等因素關(guān)系：12153/21/21/2;2.69 10PPiAVV SnAcmDcmol linDvA c峰電流（ ）極化速度（）電子轉(zhuǎn)移數(shù)；電極面積（）擴(kuò)散系數(shù)；被測(cè)物濃度（）循環(huán)伏安屬于循環(huán)伏安屬于線性掃描線性掃描伏安法一種，也遵守伏安法一種，也遵守線性掃描線性掃描伏安法的規(guī)律伏安法的規(guī)律31電極過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)電極過程動(dòng)力學(xué)參數(shù) A、D 1. 以濃度為1.010-3 mol/L的K3Fe(CN)6為模型物（擴(kuò)散系數(shù)D0=7.610-6 cm2/s，n=1），固定其它因素，改變掃描速度，根據(jù)Randles-Sevc

14、ik公式，測(cè)定ipa與1/2的關(guān)系，作圖求得K3Fe(CN)6 的ipa1/2斜率。2. 測(cè)得氧化峰電流與掃描速度的關(guān)系為： ipa(A)=2.073510-5+3.768510-41/2(V/s)1/2) 直線斜率K=2.69105n3/2AD01/2c，求得電極有效面積A（ cm2）。32電極過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)電極過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)A、D3.固定其它因素，改變掃描速度，根據(jù)Randles-Sevcik公式，測(cè)定被測(cè)樣品ipa與1/2的關(guān)系，作圖求得ipa1/2斜率，在已知A、n的情況下，根據(jù)ipa1/2斜率求出現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)D（cm2/s）。0.002.004.006.008.0010.000.002

15、.004.006.008.0010.0012.0014.00ip/10-6AC/10-5(mol/L)ipa=2.512010-7+0.1230c r=0.99920.6000.5000.4000.3000.2000.1000.000 -0.100 -0.200-20.00-15.00-10.00-5.000.005.0010.00i ip/ 10-6AE/ V7123456以多巴胺以多巴胺DADA為例為例33參與反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)-酸度對(duì)電極反應(yīng)的影響34多酚類物質(zhì)具有抗氧化作用，可以清除多酚類物質(zhì)具有抗氧化作用，可以清除自由基，有防治心血管疾病、抑制腫瘤、自由基，有防治心血管疾病、抑制腫瘤、抗衰

16、老等作用。并具有抑制癌癥發(fā)生的抗衰老等作用。并具有抑制癌癥發(fā)生的功能。功能。19891989年，年，WHOWHO世界心血管疾病控制系統(tǒng)世界心血管疾病控制系統(tǒng)流行病學(xué)調(diào)查證實(shí)，法國人攝取大量動(dòng)流行病學(xué)調(diào)查證實(shí)，法國人攝取大量動(dòng)物性脂肪和膽固醇，但其冠心病發(fā)病率物性脂肪和膽固醇，但其冠心病發(fā)病率和死亡率比其它西方國家如英國人和美和死亡率比其它西方國家如英國人和美國人要低得多。進(jìn)一步調(diào)查表明，與其國人要低得多。進(jìn)一步調(diào)查表明，與其他國家相比，法國人喝葡萄酒比其他國他國家相比，法國人喝葡萄酒比其他國家多家多- - “法蘭西悖論法蘭西悖論” 。植物多酚的循環(huán)伏安行為植物多酚的循環(huán)伏安行為35植物多酚中的

17、黃酮一般由植物多酚中的黃酮一般由3 3個(gè)環(huán)構(gòu)成個(gè)環(huán)構(gòu)成:A:A環(huán)、環(huán)、B B環(huán)環(huán)( (連接有羥基連接有羥基) )和和C C環(huán)環(huán)( (含氧碳環(huán)含氧碳環(huán)) )構(gòu)成。構(gòu)成。36 類黃酮類化合物其結(jié)構(gòu)如卜所示。它們的衍生物很多，其生物沒有活性的核心是抗氧化作用。抗氧化作用本質(zhì)是基于氧化還原反應(yīng)，利用電化學(xué)對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)表征，并建立電化學(xué)行為與抗氧化、抗癌作用的關(guān)聯(lián)關(guān)系具有重要的意義。37蘆丁的循環(huán)伏安行為蘆丁(Rutin）是一種多輕基黃酮類化合物，存在于多種植物的莖和葉中，是一些中草藥的有效成分。在臨床上它可用于治療過敏性紫癱及各種因毛細(xì)管脆性增加而引起的出血性疾病和冠狀動(dòng)脈高血壓病 等。38蘆丁的循

18、環(huán)伏安表征蘆丁的循環(huán)伏安表征B-R緩沖溶液(pH=3.10)中，在 玻碳電極上用循環(huán)伏安法可得到蘆丁的一對(duì)氧化還原峰：EPc=0.405V，EPa= 0.467V (v.s. SCE)E=62mV(v.s. SCE)IPa/ IPc=1:1.23結(jié)論：電極反應(yīng)為一準(zhǔn)可逆過程結(jié)論：電極反應(yīng)為一準(zhǔn)可逆過程39 掃速的影響還原峰峰電位E0/隨掃速的增大而負(fù)移，氧化峰正移。富集時(shí)間短，富集時(shí)間較短時(shí)，峰電流iPc與v1/2呈線性關(guān)系，而與v則成偏離直線向下彎曲，表明電極過程主要受擴(kuò)散速率控制;富集時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，氧化峰和還原峰峰電流ip與v呈線性關(guān)系，峰電流iPc與v 呈線性關(guān)系，而與v1/2則成偏離直線

19、向上彎曲，表明電極過程主要受動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率控制。40 pH值的影響pH = 1.847.95的B-R緩沖溶液，Rt在玻碳電極上的峰電位隨溶液pH值的增加而負(fù)移，說明Rt的電化學(xué)反應(yīng)有質(zhì)子參與。取氧化峰和還原峰的平均峰電位為式量電位E0/，對(duì)pH作圖得一直線。線性回歸方程為E0/=0.617-0.058pH (r= 0.9997)。41 由由W W1/21/2= 62.5/n(1-)mV= 62.5/n(1-)mV得，（得，（1-)n= 1.11-)n= 1.1，若，若= 0. 45= 0. 45，則則n=2n=2，同時(shí)計(jì)算出參與反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)為，同時(shí)計(jì)算出參與反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)為2 2。 說明在玻碳電

20、極上，在實(shí)驗(yàn)條件下，蘆丁氧化還原為兩電子、說明在玻碳電極上，在實(shí)驗(yàn)條件下，蘆丁氧化還原為兩電子、兩質(zhì)子準(zhǔn)可逆吸附波。兩質(zhì)子準(zhǔn)可逆吸附波。42槲皮素的循環(huán)伏安表征槲皮素(Quercetin)是人類飲食中最豐富的黃酮類化合物。槲皮素具有很強(qiáng)的抗氧化性,能夠消除體內(nèi)過剩的超氧自由基,使DNA和細(xì)胞免受氧化損傷,具有抗腫瘤、抗炎、抗衰老等廣泛的藥理作用。43第一次循環(huán)在0.50V、0.62V、0.72V呈現(xiàn)三個(gè)氧化峰峰1、峰2和峰3，反掃時(shí)0.47V和0.18 V呈現(xiàn)兩個(gè)對(duì)應(yīng)的還原峰峰4和峰5。氧化峰1的峰形最好、峰電流最大，是槲皮素的主氧化峰。峰4是一個(gè)復(fù)合峰，與峰1和峰2對(duì)應(yīng)。44掃描速度的影響主

21、氧化峰電位隨著掃描速度增大而正移，峰電流ip也隨之增大,得到擬合曲線方程為：ip=-0.7716+1.572v-1/2+0.176v。這種關(guān)系既不同于濃差控制的ipv-1/2,也不同于吸附態(tài)反ipv。擴(kuò)散及吸附控制的過程。利用E關(guān)系求出現(xiàn)n。45在酸性較強(qiáng)的條件下(pH=1.81)，槲皮素主氧化峰的峰形較好、峰電流也較大。主氧化峰電位隨溶液pH值的增加而負(fù)移，說明主氧化反應(yīng)有質(zhì)子參與。以峰電位E對(duì)pH值作圖得一直線,其線性回歸方程為E=0.6243-0.0545pH (r=0.9936)，其斜率表明有等數(shù)量的電子和質(zhì)子參與反應(yīng),印證了前述的反應(yīng)式。46氧化還原為兩電子、兩質(zhì)子準(zhǔn)可逆吸附波。參與

22、氧化反應(yīng)的既有吸附態(tài)的反應(yīng)物,又有溶液相中的反應(yīng)物。47燈盞花素在多壁碳納米管修飾玻碳電極上的電化燈盞花素在多壁碳納米管修飾玻碳電極上的電化學(xué)行為學(xué)行為 燈盞花素（Breviscapine ）是從一種燈盞細(xì)辛中提取的以燈盞花乙素為主的黃酮類成分1。藥理研究表明，燈盞花素具有擴(kuò)張腦血管的作用，能降低腦血管阻力，增加腦血流量，改善微循環(huán)，抗血小板凝聚、抗氧自由基等作用。48燈盞花素在裸GCE上沒有發(fā)現(xiàn)明顯的氧化還原峰，燈盞花素在MWNT/GCE電極上出現(xiàn)一對(duì)氧化還原峰，Epa=0.19 V，Epc=0.07 V，E=0.12V，ipa=11.7 A，ipc=8.16 A，ipa/ipc1.43。準(zhǔn)

23、可逆過程。49掃速在0.040.10 V/s，氧化峰電流Ipa和還原峰電流Ipc與掃速的關(guān)系式為 Ipa=63.19-0.5005 (r=0.9996)， Ipc=43.181+0.3141 (r=0.9953) 說明此時(shí)燈盞花素在玻碳電極表面上的電極反應(yīng)過程是受吸附控制。掃速對(duì)電極過程的影響 50當(dāng)掃速在0.100.50 V/s時(shí)，無論是氧化峰電流Ipa還是還原峰電流Ipc與掃速的平方根成正比，其關(guān)系式為Ipa= 44.2061/2-7.7125 (r =0.9974)， Ipc= 19.0121/2+1.3177 (r =0.9986)， 說明此時(shí)燈盞花素在玻碳電極表面上的電極反應(yīng)過程是擴(kuò)

24、散控制。 電極反應(yīng)的電子數(shù)可由式 IP=nFQ/4RT求得。其中Q= nFATT為循環(huán)伏安單一過程的峰面積(以電量計(jì))，當(dāng)掃速=0.15 V/s時(shí)的氧化峰求得電極反應(yīng)電子數(shù)n=1.22約為1。51pH = 2.777.65的PBS緩沖溶液，燈盞花素在電極上的峰電位隨溶液pH值的增加而負(fù)移，說明燈盞花素的電化學(xué)反應(yīng)有質(zhì)子參與。取氧化峰和還原峰的平均峰電位為式量電位E0/，對(duì)pH作圖得一直線。線性回歸方程為E0/=0.725-0.032pH (r= 0.9993) 。結(jié)論：在研究條件下，燈盞花素的電化學(xué)氧化反應(yīng)為一個(gè)質(zhì)子一個(gè)電子的反應(yīng)。pH的影響5253對(duì)氨基苯酚的循環(huán)伏安圖對(duì)氨基苯酚的循環(huán)伏安圖

25、54555657 小分子生物活性物質(zhì)與DNA相互作用是生物化學(xué)研究中的前沿領(lǐng)域之一，研究DNA與小分子之間的相互作用有助于深刻理解DNA與識(shí)別分子的反應(yīng)機(jī)理以及DNA與藥物分子的作用機(jī)理，對(duì)了解藥物的作用機(jī)理，進(jìn)而通過分子設(shè)計(jì)尋找有效的治療藥物等均具有重要意義。 DNA和其他分子的相互作用主要有3種模式: 非共價(jià)結(jié)合、共價(jià)結(jié)合和剪切作用; 而非共價(jià)結(jié)合包括靜電作用、嵌入作用、溝槽作用。58DNADNA與小分子的相互作用與小分子的相互作用 研究表明，DNA是藥物小分子（抗癌藥物、金屬配合物、有機(jī)染料分子等）的作用靶點(diǎn)。59 (1)靜電結(jié)合，分子通過非特異性的相互作用結(jié)合于帶負(fù)電荷的DNA雙螺旋外

26、部磷酸殘基，沒有選擇性，通常認(rèn)為這種作用模式作為藥物應(yīng)用上價(jià)值不大。60 (2)溝槽結(jié)合，即靶向分子與DNA的大溝或小溝的堿基對(duì)邊緣直接發(fā)生相互作用。大分子蛋白質(zhì)結(jié)合于DNA的大溝槽中，而大多數(shù)小分子則是在小溝槽區(qū)作用。61 (3)嵌插結(jié)合，即在堿基對(duì)之間嵌入幾乎平面的芳香環(huán)。嵌插結(jié)合的作用力來自芳環(huán)的離域P體系與堿基的P體系之間的P-P相互作用及疏水相互作用。是藥物與DNA作用的最重要的形式之一。 62 凝膠電泳、印跡技術(shù)、紫外-可見光譜、熒光光譜、原子力顯微鏡等已廣泛應(yīng)用于這項(xiàng)研究。電化學(xué)方法越來越多地用于研究電氧化還原物質(zhì)如抗癌物質(zhì)與DNA的相互作用。 根據(jù)電化學(xué)方法CV峰電位的位移可判

27、斷藥物分子與DNA相作用模式。并計(jì)算出電化學(xué)方法可計(jì)算出復(fù)合物的結(jié)合比和結(jié)合常數(shù)。 研究方法研究方法63鉑類抗癌藥物與鉑類抗癌藥物與DNADNA相互作用電化學(xué)研究相互作用電化學(xué)研究鉑類抗癌藥物鉑類抗癌藥物 鉑類藥物是療效最好的抗腫瘤藥物之一，其發(fā)展經(jīng)過了三代，典型代表為順鉑、卡鉑、奧沙利鉑。PtClClNH3NH3NH2NH2PtOOCCOO順鉑卡鉑奧沙利鉑64實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.制備多壁碳納米管修飾電極。2.采用線性掃描循環(huán)伏安法研究順鉑、奧沙利鉑、卡鉑在多壁碳納米管修飾電極上的電化學(xué)行為，建立電化學(xué)測(cè)定方法。3.探尋三種鉑類藥物與DNA的相互作用方式，測(cè)定結(jié)合數(shù)、結(jié)合常數(shù)等。65多壁碳納米

28、管（多壁碳納米管（MWNT）修飾玻）修飾玻碳電極（碳電極（MWNT/GCE）66No. 9支持電解質(zhì)的選擇支持電解質(zhì)的選擇 順鉑在KCl緩沖溶液中有一對(duì)明顯的氧化還原峰，峰形好。 順鉑在多壁碳納米管修飾電極上的峰電流明顯高于在裸電極上的峰電流。結(jié)果與討論結(jié)果與討論(1)cDDPMWCNTs/GCE; (2)cDDPGCE; (3)空白值67No. 12掃速的影響掃速的影響圖2. 順鉑在不同掃速下的CV圖隨著掃速的增加，峰電流升高，氧化峰電位正移，還原峰電位負(fù)移。68No. 13 掃速在0.040.10 V/s范圍內(nèi)，氧化反應(yīng)的電極過程為擴(kuò)散控制，還原反應(yīng)的電極過程為吸附控制。 圖 3. 順鉑氧

29、化峰電流與掃速的關(guān)系圖 4. 順鉑還原峰電流與掃速的關(guān)系69No. 15電子轉(zhuǎn)移數(shù)的測(cè)定電子轉(zhuǎn)移數(shù)的測(cè)定 順鉑的峰電流與掃速有線性關(guān)系，根據(jù)Laviron理論：無需知道電極吸附量及電極面積的絕對(duì)值，只需測(cè)得某掃描速度下CV圖上的峰面即可求得n 。最后測(cè)得順鉑的電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2。nFAQ 為循環(huán)伏安單一過程的峰面積(以電量計(jì)) 70No. 16電子轉(zhuǎn)移系數(shù)的測(cè)定電子轉(zhuǎn)移系數(shù)的測(cè)定 轉(zhuǎn)移系數(shù)是電極反應(yīng)能量勢(shì)壘對(duì)稱性的量度，也是動(dòng)力學(xué)參數(shù)之一，對(duì)于準(zhǔn)可逆反應(yīng)，有如下關(guān)系式：其中R為摩爾集體常數(shù)，T為298K，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，k為常數(shù)，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)。已知n，根據(jù)ln與Epa線性關(guān)系斜率可以解出= 0.

30、331。71表觀電子傳遞速率常數(shù)表觀電子傳遞速率常數(shù)( (ks) )的測(cè)定的測(cè)定 表觀電子傳遞速率常數(shù)可根據(jù)下式計(jì)算： 分別計(jì)算掃速為0.050.09 V/s時(shí)的速率常數(shù)(ks)，得到平均值為0.112 s-1。72順鉑與順鉑與DNADNA相互作用相互作用 順鉑中加入DNA后，氧化峰電位正移，還原峰電位負(fù)移，峰高降低，且隨著DNA濃度的增大，這種變化越明顯。 峰電位外移，峰高下降1.cDDP;2.cDDP + 0.02 mg/mL DNA; 3. cDDP + 0.03 mg/mL DNA 73dsDNAdsDNA、ssDNAssDNA分別和順鉑相互作用的對(duì)比研究分別和順鉑相互作用的對(duì)比研究d

31、sDNA（雙鏈）、ssDNA（單鏈）均能夠使順鉑的氧化峰電位正移、還原峰電位負(fù)移，峰高降低。但dsDNA使峰高降低、峰電位位移更明顯，表明順鉑與dsDNA的相互作用強(qiáng)于ssDNA。A.氧化峰；B.還原峰.(1)cDDP; (2)cDDP + 0.2 mg/mL ssDNA; (3)cDDP + 0.2 mg/mL dsDNA. 74順鉑與順鉑與DNADNA相互作用的紫外吸收光譜相互作用的紫外吸收光譜 順鉑在220600 nm吸收波長(zhǎng)范圍內(nèi)沒有吸收峰，DNA在260 nm處有一個(gè)特征吸收峰。順鉑和DNA作用后，DNA在260 nm處的吸收峰降低，且發(fā)生了紅移現(xiàn)象。隨著順鉑濃度的增加，DNA特征吸

32、收峰的減色效應(yīng)越明顯。(1)1.510-5 mol/L cDDP；(2)0.03 mg/mL DNA；(3)1.510-5 mol/L cDDP +0.03 mg/mL DNA；(4)2.010-5 mol/L cDDP +0.03 mg/mL DNA；(5)6.510-5 mol/L cDDP +0.03 mg/mL DNA. 75順鉑順鉑與與DNADNA相互作用方式相互作用方式 根據(jù)參考文獻(xiàn)，峰電位外移，峰高下降，表明了順鉑和DNA發(fā)生的是嵌插結(jié)合的作用方式，紫外吸收光譜實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了嵌插方式。 嵌插結(jié)合：即藥物分子幾乎平面的嵌入DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的堿基對(duì)之間。 76相互作用前后電化學(xué)參數(shù)對(duì)比相

33、互作用前后電化學(xué)參數(shù)對(duì)比樣品樣品ks / s-1cDDP0.3310.112cDDP+DNA0.2605.5010-3L-OHP0.4320.0212L-OHP+DNA0.3830.0147CBP0.3432.7710-4CBP +DNA0.2202.6510-4 cDDP、L-OHP、CBP與DNA相互作用前后電化學(xué)參數(shù)對(duì)比 從表可以看出，順鉑、奧沙利鉑、卡鉑與DNA作用后, 電化學(xué)參數(shù)降低，表明形成的復(fù)合物是非電活性的，進(jìn)一步說明了三種鉑類藥物與DNA存在嵌插結(jié)合。77相互作用的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合數(shù)m結(jié)合常數(shù)()和結(jié)合數(shù)(m)表觀DNA與小分子結(jié)合的能力，假定DNA和順鉑只形成一種簡(jiǎn)單的復(fù)合物

34、DNAcDDP，其結(jié)合反應(yīng)： DNA + mcDDPDNAcDDPm DNA= DNA0- DNAcDDPm 78結(jié)合數(shù)結(jié)合數(shù)m m和結(jié)合常數(shù)和結(jié)合常數(shù) 結(jié)合數(shù)和結(jié)合常數(shù)的測(cè)定參考文獻(xiàn)*方法，分別計(jì)算得到順鉑、奧沙利鉑、卡鉑的結(jié)合數(shù)、結(jié)合常數(shù)結(jié)合數(shù)結(jié)合常數(shù)cDDP+DNA21.26109L-OHP+DNA15.3104CBP +DNA32.2104表 4 結(jié)合數(shù)和結(jié)合常數(shù)順鉑明顯高于奧沙利鉑、卡鉑 *Feng Qu, Nan-Qiang Li, Yu-Yang Jiang. Electrochemical studies of NiTMpyP and interaction with DNAJ

35、. Talanta, 1998, 45(5):787793.。 79（1 1）植物多酚與）植物多酚與DNADNA的相互作用的相互作用 植 物 多 酚 ( p l a n t polyphenol)是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的多酚類物質(zhì)，其作為一類具有生物活性的大然化合物，其生理活性的研究是近年來研究的熱點(diǎn)之一。80 近年來研究發(fā)現(xiàn)多酚類化合物具有潛在的抗癌、抗腫瘤藥物活性，多酚類化合物與DNA相互作用受到人們的關(guān)注。 已有的研究表明：不同的植物多酚可與多種方式與 DNA相互作用，具有多樣性的特點(diǎn)，如蘆丁與DNA形成一種非電活性化合物。槲皮素與DNA的作用模式是靜電模式，葛根素通過溝槽結(jié)合，而蘇木

36、素、大黃素、桑色素是嵌插作用。81 阿魏酸阿魏酸 (4-(4-羥基羥基-3-3-甲氧基肉桂酸，甲氧基肉桂酸，F(xiàn)erulic Ferulic acid acid ) )是種植物多酚，普遍存在于中藥材中，具有抑是種植物多酚，普遍存在于中藥材中，具有抑制血小板聚集、抗血栓形成、抗氧化和自由基、調(diào)節(jié)制血小板聚集、抗血栓形成、抗氧化和自由基、調(diào)節(jié)免疫功能、利肝保濕等藥理作用。近年來，有關(guān)阿魏免疫功能、利肝保濕等藥理作用。近年來，有關(guān)阿魏酸及其衍生物抑制酸及其衍生物抑制DNADNA氧化損傷，以及結(jié)腸癌、直腸癌氧化損傷，以及結(jié)腸癌、直腸癌和舌癌的報(bào)道在增加。和舌癌的報(bào)道在增加。 阿魏酸與阿魏酸與DNA相互作

37、用的光譜電化學(xué)研究相互作用的光譜電化學(xué)研究82 本文利用多壁碳納米管（本文利用多壁碳納米管（MWNTMWNT）修飾玻碳）修飾玻碳電極（電極（MWNT/GCEMWNT/GCE）研究了阿魏酸與）研究了阿魏酸與DNADNA的相互作的相互作用，對(duì)二者之間的作用機(jī)理進(jìn)行研究，為深入用，對(duì)二者之間的作用機(jī)理進(jìn)行研究，為深入了解阿魏酸類藥物的生物活性進(jìn)一步提供實(shí)驗(yàn)了解阿魏酸類藥物的生物活性進(jìn)一步提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。依據(jù)。83方法方法 三電極體系：工作電極為多壁碳納米管三電極體系：工作電極為多壁碳納米管（MWNTMWNT）修飾玻碳電極（）修飾玻碳電極（MWNT/GCEMWNT/GCE），參比電），參比電極為飽和甘汞

38、電極（極為飽和甘汞電極（SCESCE），對(duì)電極為鉑電極。），對(duì)電極為鉑電極。 多壁碳納米管使用前先功能化處理。多壁碳納米管使用前先功能化處理。 分析方法采用循環(huán)伏安法（分析方法采用循環(huán)伏安法（CVCV）以及紫外可）以及紫外可見光譜法。見光譜法。 842.1阿魏酸電化學(xué)行為2. 2. 結(jié)果與討論結(jié)果與討論（1）阿魏酸電極過程為準(zhǔn)可逆 0.80.70.60.50.40.30.20.10.0-40-30-20-1001020300.40.04ipa/mAE/V(vs.SCE)（2）當(dāng)掃速在0.040.10Vs-1時(shí)，氧化峰電流ipa與還原峰電流ipc與掃速的平方根成正比 ipa=23.375v1/2

39、-3.8037 (r=0.9995)， ipc=38.262v1/2-5.4196 (r=0.9996)，阿魏酸電極反應(yīng)過程是擴(kuò)散控制。852. 2. 結(jié)果與討論結(jié)果與討論（2）當(dāng)掃速v在0.100.40 Vs-1，氧化峰電流ipa和還原峰電流ipc與掃速的一次方成正比 ipa=25.478 v+2.3722 (r=0.9984) ipc= 42.628 v+2.1097 (r = 0.9990) 此時(shí)阿魏酸電極反應(yīng)過程是受吸附控制。（3）電子轉(zhuǎn)移數(shù) 根據(jù)Laviron理論，物質(zhì)在電極上的過程為準(zhǔn)可逆過程時(shí)：RTnFQvRTvATFniTp442286 當(dāng)掃速v在0.040.10 Vs-1，氧

40、化峰電流ipa和還原峰電流ipc與掃速的一次方成正比，說明此時(shí)燈盞花素在玻碳電極表面上的電極反應(yīng)過程是受吸附控制。872.22.2DNADNA和阿魏酸相互作用的和阿魏酸相互作用的電化學(xué)行為電化學(xué)行為（1 1）阿魏酸中加入）阿魏酸中加入DNADNA溶液后，溶液后，EpEp正移，峰電流正移，峰電流ipip顯著下降，表顯著下降，表明阿魏酸與明阿魏酸與DNADNA相互作用時(shí)形成相互作用時(shí)形成電活性較低的復(fù)合物。電活性較低的復(fù)合物。 （2 2）氧化峰電位正移（），還）氧化峰電位正移（），還原峰負(fù)移，峰電流下降，可推測(cè)原峰負(fù)移，峰電流下降，可推測(cè)阿魏酸與阿魏酸與DNADNA相互作用以嵌插作相互作用以嵌插作

41、用為主。用為主。 88 dsDNA（雙鏈）和ssDNA（單鏈）均使阿魏酸的峰電流降低。但dsDNA氧化峰電位正移明顯高于ssDNA，峰電流降低更明顯。 這是因?yàn)榘⑽核峥梢云矫娣枷悱h(huán)可嵌插到dsDNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，電活性降低，而ssDNA不具備雙螺旋結(jié)構(gòu)，其峰電流降低和氧化峰電位正移的原因可能是靜電作用所致。 89在加入dsDNA后, 阿魏酸在310 nm的吸收峰降低，呈減色效應(yīng)，且出現(xiàn)兩個(gè)等電吸收點(diǎn)。減色效應(yīng)，兩個(gè)等電吸收點(diǎn)是嵌插作用的結(jié)果。吸收光譜進(jìn)一步說明阿魏酸與DNA的相互作用以嵌插作用為主。90LavironLaviron理論理論 相互作用電子轉(zhuǎn)移系數(shù)相互作用電子轉(zhuǎn)移系數(shù)和表觀電子傳

42、遞速率常數(shù)和表觀電子傳遞速率常數(shù)k ks sPR TE= k +ln n Fv表觀電子傳遞速率常數(shù)表觀電子傳遞速率常數(shù)k ks s可由下式求算可由下式求算 PnF ER Tlg= lg(1- )+ (1- )lg -lg-(1- )nF2.303R Tskv91 阿魏酸與阿魏酸與dsDNAdsDNA作用后作用后, , 、ksks值有所下降，說明值有所下降，說明阿魏酸與阿魏酸與DNADNA的復(fù)合物是非電活性的。的復(fù)合物是非電活性的。 9293 阿魏酸和DNA之間由于阿魏酸嵌入DNA堿基對(duì)間形成DNA-阿魏酸的簡(jiǎn)單締合物，即1mol DNA堿基對(duì)結(jié)合了1mol的阿魏酸分子，結(jié)合常數(shù)=1.01104

43、。 結(jié)果電活性點(diǎn)被屏蔽，電子轉(zhuǎn)移和傳遞能力降低。94 小分子生物活性物質(zhì)與DNA相互作用是生物化學(xué)研究中的前沿領(lǐng)域之一，研究DNA與小分子之間的相互作用有助于深刻理解DNA與識(shí)別分子的反應(yīng)機(jī)理以及DNA與藥物分子的作用機(jī)理，對(duì)了解藥物的作用機(jī)理，進(jìn)而通過分子設(shè)計(jì)尋找有效的治療藥物等均具有重要意義。 DNA和其他分子的相互作用主要有3種模式: 非共價(jià)結(jié)合、共價(jià)結(jié)合和剪切作用; 而非共價(jià)結(jié)合包括靜電作用、嵌入作用、溝槽作用。植物多酚抗氧化活性的電化學(xué)植物多酚抗氧化活性的電化學(xué)氧化機(jī)理研究氧化機(jī)理研究95萬病之源-氧自由基氧化損傷氧自由基氧化損傷自由基與疾病自由基與疾病自由基與免疫自由基與免疫自由基

44、與衰老自由基與衰老自由基與營(yíng)養(yǎng)自由基與營(yíng)養(yǎng)96從民族藥中尋找抗氧化成分是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)從民族藥中尋找抗氧化成分是當(dāng)前研究的熱點(diǎn) 本實(shí)驗(yàn)對(duì)近本實(shí)驗(yàn)對(duì)近2020種民族藥進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中種民族藥進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中1111種具有良好的抗氧化活性。種具有良好的抗氧化活性。研究發(fā)現(xiàn)植物多酚是民族藥抗氧化活性的重要成分研究發(fā)現(xiàn)植物多酚是民族藥抗氧化活性的重要成分97電化學(xué)研究方法在抗氧化研究中具有明顯優(yōu)勢(shì)電化學(xué)研究方法在抗氧化研究中具有明顯優(yōu)勢(shì)- -氧氧化損傷和抗氧化作用本質(zhì)是電子傳遞與轉(zhuǎn)移過程?；瘬p傷和抗氧化作用本質(zhì)是電子傳遞與轉(zhuǎn)移過程。電化學(xué)方法能獲得更多的微觀信息。電化學(xué)方法能獲得更多的微觀信息。9

45、8以民族藥訶子的幾種多酚化合物為研究對(duì)象。以民族藥訶子的幾種多酚化合物為研究對(duì)象。99研究方法研究方法 循環(huán)伏安法（循環(huán)伏安法（CVCV） 與與DPPHDPPH清除為對(duì)照清除為對(duì)照 工作電極的制備工作電極的制備 以環(huán)氧樹脂為粘合劑，截取以環(huán)氧樹脂為粘合劑，截取6 cm6 cm左右石墨棒，將其密封于適當(dāng)長(zhǎng)左右石墨棒，將其密封于適當(dāng)長(zhǎng)度的聚乙烯管中，一端伸出管外度的聚乙烯管中，一端伸出管外用作電極接線，另一端在不同粒用作電極接線，另一端在不同粒徑的金相砂紙（由粗到細(xì)）上打徑的金相砂紙（由粗到細(xì)）上打磨成鏡面，沖洗干凈備用，實(shí)驗(yàn)?zāi)コ社R面，沖洗干凈備用，實(shí)驗(yàn)室將其置于底液中循環(huán)至穩(wěn)定。室將其置于底液中

46、循環(huán)至穩(wěn)定。100研究結(jié)果研究結(jié)果 優(yōu)化了電優(yōu)化了電化學(xué)測(cè)定化學(xué)測(cè)定條件，獲條件，獲得了靈敏得了靈敏的的CVCV信號(hào)。信號(hào)。101獲得了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定和電極參數(shù)：主要是獲得了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定和電極參數(shù)：主要是電子轉(zhuǎn)移數(shù)和質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)和質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)掃速為掃速為0.07 V/s0.07 V/s時(shí)，沒食子酸、咖啡酸、阿魏酸和香時(shí)，沒食子酸、咖啡酸、阿魏酸和香草酸的電子轉(zhuǎn)移數(shù)草酸的電子轉(zhuǎn)移數(shù)n n分別為分別為3.013.01、1.981.98、1.311.31和和1.291.29102獲得了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定和電極參數(shù)：主要是獲得了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定和電極參數(shù)：主要是電子轉(zhuǎn)移數(shù)和質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)電子轉(zhuǎn)移

47、數(shù)和質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)103 推導(dǎo)了植物多酚的電化學(xué)氧化機(jī)理推導(dǎo)了植物多酚的電化學(xué)氧化機(jī)理 104獲得了電化學(xué)反應(yīng)的特征獲得了電化學(xué)反應(yīng)的特征105氧化峰電位：沒食子酸（Epa = 0.48 V） 咖啡酸（ Epa = 0.51 V） 阿魏酸（ Epa = 0.60 V） 香草酸（ Epa = 0.48 V） 對(duì)香豆酸（Epa = 0.84 V）。 利用氧化峰電位評(píng)價(jià)抗氧化活性利用氧化峰電位評(píng)價(jià)抗氧化活性結(jié)論：抗氧化能力（清除自由基）與其氧化電位(Epa)的高低一致，電位低能力強(qiáng)106107*線性掃描伏安法線性掃描伏安法在電極上施加一個(gè)線性變化的電壓, 即電極電位是隨外加電壓線性變化，記錄工作電極上的

48、電解電流的方法。記錄的電流隨電極電位變化的曲線稱為線性掃描伏安圖。 線性掃描伏安法一般用于定量分析定量分析，而循環(huán)伏安法則用于電極過程的定性、機(jī)理研究。108線性掃描伏安法線性掃描伏安法- -定量分析定量分析 單掃描極譜圖單掃描極譜圖12153/21/21/2;2.69 10vPPPiAVV SnAcmDcmol lkinDA cic 峰電流（ ）極化速度（）電子轉(zhuǎn)移數(shù)；電極面積（）擴(kuò)散系數(shù)；被測(cè)物濃度（）一定條件下 109線性掃描伏安法直接測(cè)定苯酚110線性掃描伏安法測(cè)定膠囊中褪黑素的含量111林丹的電化學(xué)性質(zhì)及線性掃描伏安法測(cè)定pH=9的硼砂-氫氧化鈉緩沖溶液中1121.7.2 1.7.2

49、 脈沖伏安法脈沖伏安法脈沖伏安法（脈沖伏安法（PV，Pulsed Voltammetry） 為克服毛細(xì)管噪聲，為克服毛細(xì)管噪聲， Barker 于于 1960 年提出了脈年提出了脈沖伏安法。通過在沖伏安法。通過在給定的直流電壓給定的直流電壓或線性增加的直或線性增加的直流電壓上疊加振幅逐漸增加或等振幅的脈沖電壓，流電壓上疊加振幅逐漸增加或等振幅的脈沖電壓，并在每個(gè)脈沖后期記錄電解電流所得到的曲線，稱并在每個(gè)脈沖后期記錄電解電流所得到的曲線，稱為脈沖伏安法。為脈沖伏安法。 按施加脈沖電壓和記錄電解電流方式的不同，可按施加脈沖電壓和記錄電解電流方式的不同，可分為常規(guī)脈沖伏安法和微分分為常規(guī)脈沖伏安法

50、和微分 (示差，差分示差，差分) 脈沖伏安脈沖伏安法（法（DPV, Differential pulse voltammetry ）。）。 113PV兩種激勵(lì)方式兩種激勵(lì)方式 （1）恒定電壓恒定電壓+振幅漸次增加矩形脈沖振幅漸次增加矩形脈沖（2）線性增加的直流電壓）線性增加的直流電壓+等振幅的脈沖電壓等振幅的脈沖電壓（微分（微分 (示差，差分示差，差分) 脈沖伏安，脈沖伏安，DPV）114PV電壓掃描方式：恒定電壓電壓掃描方式：恒定電壓+幅漸次增加矩形脈沖幅漸次增加矩形脈沖 振幅增加速率為振幅增加速率為 0.1V/min， 描范圍在描范圍在02V，寬度，寬度40-60ms。DPV 微分微分 (

51、示差，差分示差，差分) 脈沖伏安脈沖伏安電壓掃描方式：線性增加電壓電壓掃描方式：線性增加電壓+恒定振幅矩形脈沖恒定振幅矩形脈沖 振幅恒定于振幅恒定于5 100mV內(nèi)某一電壓內(nèi)某一電壓 脈沖寬脈沖寬 度度40 80ms。115 電容電流又稱充電電流，來自電極與溶液的兩相界面之間存在著相當(dāng)于電容作用的雙電層，產(chǎn)生噪聲電流。極譜分析充電電流的大小為10-7A數(shù)量級(jí) 這與10-5mol/L物質(zhì)所產(chǎn)的擴(kuò)散電流相當(dāng)，這已足以起較大的測(cè)量誤差。所以電容電流的存在是提高極譜分析靈敏度的一個(gè)主要障礙。目的消除電容電流目的消除電容電流116脈沖伏安法脈沖伏安法1.1.每個(gè)脈沖后每個(gè)脈沖后20ms20ms， 電容電

52、流趨于零，此時(shí)電容電流趨于零，此時(shí)噪聲小。規(guī)脈沖伏安法的靈噪聲小。規(guī)脈沖伏安法的靈敏度是線性伏安的敏度是線性伏安的7 7倍，因倍，因?yàn)橄娙蓦娏?，降低基線。為消除電容電流，降低基線。117微分脈沖伏安法曲線微分脈沖伏安法曲線差分脈沖伏安法的電勢(shì)波形是線性增加的電壓與恒定振幅的矩形脈沖的疊加。脈沖波形脈沖高度|E|是固定的，典型值為50/n mV。脈沖寬度比其周期要短得多，一般取40-80ms。在對(duì)體系施加脈沖前20ms和脈沖期后20ms測(cè)量電流，將些兩次電流相減，并輸出這一個(gè)周期中的電解電流i。并用ii對(duì)電勢(shì)對(duì)電勢(shì)E E作圖，即得差分脈沖曲線。 118微分脈沖伏安法（微分脈沖伏安法（ DPV

53、 ）曲線）曲線在脈沖施加前20ms,只有電容電流iC；在脈沖期后20ms, 所測(cè)電流為電解電流和電容電流的和， DPV是兩次電流相減的到i，因此雜質(zhì)的氧化還原電流導(dǎo)致的背景電流也被大大的扣除了，因而具有更高的檢測(cè)靈敏度和更低的檢出限，使其能夠應(yīng)用于濃度低至10-8mol/L(約1g/L)的場(chǎng)合。 119DPV理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 兩次所測(cè)電流相減，得到i，通過即：。 221/21/2()4mn FiA EDtCRT 因此，i與所測(cè)物質(zhì)濃度成正比，這就是定量分析的基礎(chǔ)。其中：tm為每個(gè)周期內(nèi)從開始施加脈沖到進(jìn)行電流采樣所經(jīng)歷的時(shí)間。120DPV理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 當(dāng)擴(kuò)散電流等于極限擴(kuò)散電流的一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的電位，稱為半波電位(E1/2)。當(dāng)溶液的組分和溫度一定時(shí)，每種電活性物質(zhì)的半波電位是一定的，不隨其濃度的變化而改變。而其峰電位： 由Ep即可得到半波電位。這就是定性分析的依據(jù)。p1/2E/