巰醇自組裝動(dòng)力學(xué)的測(cè)定

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國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心以能力培養(yǎng)為核心，知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高全面協(xié)調(diào)發(fā)展。

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)

全面科學(xué)教育要求教學(xué)既傳授科學(xué)知識(shí)和技術(shù)，更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德。巰醇自組裝動(dòng)力學(xué)的測(cè)定3/31/2023/實(shí)驗(yàn)?zāi)康?利用電化學(xué)方法研究巰醇在金電極表面的自組裝過(guò)程動(dòng)力學(xué)了解自組裝膜的原理和制備方法以及組裝動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)電化學(xué)方法，包括金電極的處理，循環(huán)伏安方法和欠電位沉積法理解自組裝動(dòng)力學(xué)的基本理論，掌握其操作方法/實(shí)驗(yàn)原理/自組裝分子在電極表面的吸附量受到吸附和脫附的速率以及其它因素的影響。而吸附和脫附的速率，主要是由吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用決定的，但又受到溫度、壓力等因素的影響/實(shí)驗(yàn)原理/硫醇在Au表面的自組裝動(dòng)力學(xué)一定溫度下，可以用符合Langmuir吸附等溫式的一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程來(lái)描述自組裝過(guò)程積分得到

—已吸附的吸附位kad

—吸附動(dòng)力學(xué)常數(shù)C

—硫醇在溶液中的濃度t—組裝時(shí)間/實(shí)驗(yàn)原理/以ln(1-)為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)作圖，可以得到一條直線，由該直線的斜率可以求得吸附動(dòng)力學(xué)常數(shù)kad

不同濃度的H2Q(CH2)8SH自組裝膜的ln(1-)和t的關(guān)系圖硫醇在Au表面的自組裝動(dòng)力學(xué)/實(shí)驗(yàn)原理/由循環(huán)伏安法中的電容求

Cgold—裸金電極的電容Ct—t時(shí)刻該電極的電容，CSAM—硫醇單分子層組裝致密時(shí)的電容i—雙層充放電電流絕對(duì)值之和(μA)v

—掃描速率(V/s)A—電極面積(cm2)/實(shí)驗(yàn)步驟/溶液配制

0.2MCuSO4/0.1MH2SO4溶液1L(用完需要及時(shí)補(bǔ)充)直鏈八烷基硫醇的乙醇溶液10M(可先配1mM的溶液，再?gòu)拇藵舛认♂尦?0M)配制0.5M硫酸水溶液1L

ATTENTION以上溶液均需用高純氮?dú)獬跞〕鲭姌O，分別用乙醇和高純水淋洗，轉(zhuǎn)入電解池中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試用蒸餾水，乙醇淋洗電極，然后把電極浸入HSC8乙醇溶液中浸泡給定的時(shí)間。/實(shí)驗(yàn)步驟/金電極的處理和組裝

機(jī)械拋光先用金相砂紙打磨，然后依次用1.0、0.3和0.05m

的Al2O3粉進(jìn)行機(jī)械拋光，再用蒸餾水淋洗多次，最后進(jìn)行3～5min的低功率的超聲清洗電化學(xué)處理利用循環(huán)伏安法對(duì)已機(jī)械拋光的電極進(jìn)行電化學(xué)清洗和拋光至得到穩(wěn)定的循環(huán)伏安圖。參數(shù)設(shè)置(參考值)：以SCE為參比InitE＝0V,HighE＝1.5V,LowE＝-0.2V電解液：0.5M的硫酸溶液。每隔15分鐘換一次溶液測(cè)量電極表面積及表面粗糙因子選擇金電極氧化還原圖的平緩電位區(qū)間

(參考值0.1-0.3V)，在0.5M的硫酸溶液中循環(huán)掃描，得到裸金電極的充放電電流圖參考值為：5s,15s,30s,45s,1min,2min,4min,7min,15min,30min,45min,1h,2h,4h,24h/實(shí)驗(yàn)步驟/表面覆蓋度的測(cè)定

在電解池中放入相應(yīng)溶液，固定好工作電極，鉑絲輔助電極和飽和甘汞電極在所選的電位區(qū)間(0.1~0.3V)內(nèi)，在0.5M的硫酸溶液中掃修飾后的金電極，得其電容圖將電極用蒸餾水淋洗后，置于0.2MCuSO4/0.1MH2SO4溶液中，欠電位參數(shù)設(shè)置InitE＝0.6V,HighE＝0.6V,LowE＝0.1V。循環(huán)掃描得到CuUPD的伏安圖將電極轉(zhuǎn)移至硫酸溶液做電化學(xué)拋光，準(zhǔn)備開始下一組實(shí)驗(yàn)。如果不能得到完美的Au電極的循環(huán)伏安圖，則需要重新機(jī)械拋光和電化學(xué)拋光/數(shù)據(jù)處理/從金電極的在硫酸中循環(huán)伏安曲線的還原峰求電極表面積(換算參數(shù)為400Ccm-2)，并算出表面粗糙因子。由金電極的電容圖求得Cgold

由修飾的金電極電容圖求得Ct。由欠電位沉積結(jié)果算出

/討論與思考題/測(cè)量硫醇自組動(dòng)力學(xué)常數(shù)有很多種。橢圓偏光法、接觸角測(cè)定法、阻抗電容法、石英晶體微天平等。查閱文獻(xiàn)，比較這些方法與本方法的異同

Langmuir吸附動(dòng)力學(xué)方程的有哪些假定條件/參考資料/董紹俊，車廣禮，謝遠(yuǎn)武.化學(xué)修飾電極[M].北京：科學(xué)出版社，2003(修訂版)，第十五章BAINCD,TROUGHTONEB,TAOY-T,etal.Formationofmonolayerfilmsbythespontaneousassemblyoforg-

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icsofadsorptionofalkanethiolsongoldusingelectroch-

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