开题报告定课件.docx

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开题报告定课件

毕业设计（论文）开题报告

题目：

复合修饰电极在有机物分析中的研究

院：

化学化工学院

专业：

化学工程与工艺

学生姓名：

唐飞学号：

201206010107

指导教师：

陈立新

2016年3月26日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计（论文）开题报告

1．文献综述：

结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

化学修饰电极在有机物分析中的研究文献综述

一化学修饰电极

1973年Lane等开辟了改变电极表面结构以控制电化学反应过程的概念，表明了化学修饰电极的萌芽。

1975年Murry等报道了对电极表面进行人为设计的研究，标志着化学修饰电极的问世，它的出现突破了传统电化学中只限于研究裸电极/电解液界面的范围，开创了从化学状态上人为控制电极表面结构的领域。

通过对电极表面的分子剪裁，可按意图给电极预定的功能，以便在其上有选择地进行所期望的反应，在分子水平上实现电极功能的设计，研究这种人为设计和制作的电极表面微结构及其界面反应，不仅对电极过程动力学理论的发展是一种新的推动，同时它显示出的催化、光电、电色、表面配合、富集和分离、开关和整流、立体有机合成、分子识别、掺杂和释放等效应和功能，使整个化学领域的发展显示出有吸引力的前景。

化学修饰电极为化学和相关学科特别是现代生命科学开拓了一个广阔的研究领域。

化学修饰电极[1]（chemicallymodifiedelectode，CMEs）是在电极表面进行分子设计，将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物设计固定在电极表面，使电极具有某种特定的化学和电化学性质。

化学修饰电极扩展了电化学的研究领域，目前已应用于生命、环境、能源、分析、电子以及材料学等诸多方面。

研究修饰电极的实验方法：

目前，主要应用电化学和光谱学的方法研究修饰电极，从而验证功能分子或基团已进入电极表面，电极的结构如何，修饰后电极的电活性、化学反应活性如何，电荷在修饰中如何传递等。

电化学分析方法具有以下特点;

1灵敏度较高。

最低分析检出限可达10－12mol/L。

2准确度高。

如库仑分析法和电解分析法的准确度很高，前者特别适用于微量成分的测定，后者适用于高含量成分的测定。

3测量范围宽。

电位分析法及微库仑分析法等可用于微量组分的测定；电解分析法、电容量分析法及库仑分析法则可用于中等含量组分及纯物质的分析。

4仪器设备较简单，价格低廉，仪器的调试和操作都较简单，容易实现自动化。

二化学修饰电极的类型

化学修饰电极的制备是进行修饰电极研究的关键，修饰方法的设计、操作步骤、合理性与否及优劣程度对化学修饰电极的活性、重现性和稳定性有直接的影响，是进行修饰电极研究和应用的基础。

按化学修饰电极表面上微结构的尺度分类，有单分子层和多分子层（以聚合物薄膜为主）两大类型，此外还有组合型等。

电极表面的修饰方法依其类型、功能和基底电极材料的性质和要求而不同。

化学修饰电极按其修饰的方法一般分为共价键合型、吸附型、聚合物型三大类，但它们之间没有严格的界限。

例如，聚合物可以制成吸附型修饰电极，共价键合聚合物在电极表面也可以制成聚合物型修饰电极。

图1化学修饰电极的制备和类型示意图

1共价键合型

通过氧化还原处理，以及酸或碱处理等能导入较多的表面含氧基，利用修饰化合物与这些含氧基的共价键合反应，把预定功能团接着在电极表面，如氧基、氨基、卤基等，用这种方法制备的电极称为共价键合型修饰电极。

共价键合型修饰电极的特点是修饰物接着较牢固，但步骤繁琐、费时，修饰密度也不高[2]。

2吸附型

吸附法主要制备单分子层修饰电极，有时也可制备多分子层修饰电极。

将修饰物质吸附在电极上主要通过四种方法进行，因此，吸附型修饰电极常分为如下四种：

（1）化学吸附型

在电解液中加入修饰物质，它们就会在电极表面形成热力学吸附平衡。

强吸附性物质，如高级醇类、硫醇类、生物碱等都可以吸附在电极表面，但一般形成的是不完全的单分子层。

化学吸附法是一个可逆的过程，与浓度、电解质液组成、电极电位等都有关系。

该方法直接、简单，但修饰物质有限，修饰量一般也较少，在应用上有一定的限制[3]。

（2）LB（Langmuir-Blodgett）膜吸附型

将不溶于水的表面活性物质在水面上铺展成单分子膜LB膜后，其亲水基伸向水相，而疏水基伸向气相[4]。

当该膜与电极接触时，若电极表面是亲水性的，则表面活性物质的亲水基向电极表面排列,若电极表面是疏水性的，则逆向排列。

这时依靠成膜分子本身的自组织能力，得到高度的分子有序排列，最后，把它转移到电极表面，得到LB膜吸附型修饰电极[5]。

LB膜修饰电极一般只有一个或几个单分子层厚，电子或物质的传输容易，加上修饰分子的紧密排列，修饰中心密度大，所以此类电极的电化学响应信号也较大。

LB膜较牢固，电极寿命较长。

（3）SA（Self-Assembling）膜吸附型

其与LB膜的制备不同，基于分子的自组装作用，在固体表面上自然地形成高度有序的单分子层方法称为SA法。

SA膜法比LB膜法更加简单易行且膜的稳定性好[6]。

（4）静电吸附型

在电解液中离子借助静电引力在电极表面集聚，形成多分子层

1991年Decher等提出了利用带相反电荷的聚电解质通过静电相互作用来制备多层薄膜的方法[7]。

具体是将基片（如石英、玻璃等）在带相反电荷的两种或多种聚电解质溶液中交替浸渍，在基片上逐层生长得到聚合物多层膜．由于该方法简单易行，可以很好地控制膜厚和层内结构，是在分子水平上控制和制备高分子膜的最佳手段之一[8]。

三化学修饰电极在有机物中的应用

电化学方法通过测量化学反应体系的电流、电量、电极电位和电解时间等之间

函数关系来进行研究的，用简单的仪器设备便能获得有关的电极过程动力学的参数[9]。

常用的方法有循环伏安法，微分脉冲伏安法，常规脉冲伏安法，计时电流法，计时库仑法，计时电位法以及交流伏安法和旋转圆盘电极法[10]。

光谱法能够在分子水平上研究电极表面结构的微观特性，如数量，空间，与电极材料成键的类型，平均分子构象，表面粗糙度对结构的影响，聚合物的溶胀，离子含量，隧沟大小，聚合物结构中的流动性等，这些对于修饰电极的应用是十分重要的[11]。

参考文献：

[1]董绍俊，车广礼，谢远武.化学修饰电极[M].北京：

科学出版社，2008,33

[2]古练权，许家喜，段玉峰.生物化学[M].北京：

高等教育出版社，2000,20

[3]UlmanA.Formationandstructureofself-assemblymonolayers[J].ChemRev,2006：

96-1533.

[4]张月霞．有机试剂和溶出伏安法[J]．分析化学，2010，3（4）：

3．

[5]R.Kalvoda．A．reviewadsorptivestrippingvoltammetry[J]．Anal．Chem，2006，349（8/9）：

565-570．

[6]章咏华，汪尔康．电化学分析（综述）[M]，分析试验室，2008，12（5）：

107．

[7]李书隆．电分析化学（综述）[J]．分析试验室，2010，16（5）：

77、97、14-16．

[8]韩丽.碳糊电极和化学修饰碳糊电极的制备及应用综述[J].甘肃高师学报，2009，14（5）

[9]马心英，傅佑丽.氨基酸化学修饰电极的研究与应用[J].曲阜师范大学学报，2006，32（4）

[10]吴影，李念兵.多巴胺在L-半胱氨酸修饰玻碳电极上的电化学行为及伏安测定[J].重庆文理学院学报：

自然科学版.2011,30（3）：

46-48

[11]王春燕，李云辉，田坚.氨基酸化学修饰电极的制备及其应用[J].长春理工大学学报，2011，

34

（1）：

150-153

毕业设计（论文）开题报告

２．开题报告：

一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一目的与意义

化学修饰电极可以理解为电极表面经分子设计、其表面被人工剪裁过的任何电极。

它赋予电极某种特定的化学和电化学性质，以便高选择性地进行所期望的反应，在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优越性。

虽然目前研究有机物的分析方法有很多，但是随着现代科技的发展，用于修饰电极的修饰材料也在不断更新和发展。

将复合修饰电极应用于生物检测以及有机物分析的研究越来越引起研究学者的重视。

电化学测定具有方法简便，灵敏度高等优点。

循环伏安法有较高的灵敏度和良好的选择性。

由于许多化合物都能吸附在电极上，选择最佳的富集条件能使之大量富集，因此循环伏安法用于化合物的检测备受人们重视。

二发展现状和前景展望

化学修饰电极是由导体或半导体制作的电极，在电极的表面涂敷了单分子的、多分子的、离子的或聚合物的化学物薄膜，代Faraday（电荷消耗）反应而呈现出此修饰薄膜的化学的、电化学的以及光学的性质。

化学修饰电极自从其问世以来，一直是人们研究的热点课题，这是因为它扩展了电化学的研究领域，目前已于生命、环境、能源、分析、电子以及材料学等诸多方面都有着非常重要的应用。

因此，研究化学修饰电极具有重要的理论意义和应用价值。

三主要内容和要求

1了解化学修饰电极的研究现状；

2掌握化学修饰电极的制备方法；

3学会使用CHI-660电化学工作站；

4研究修饰电极与响应物的线性关系；

5探讨影响因素并确定最佳实验条件；

6整理实验数据，撰写论文。

四研究方法、步骤和措施

1仪器设备

CHI-660电化学工作站；PH酸度计；电子天平；超声波清洗仪；

三电极系统：

玻碳电极或碳糊电极为工作电极，铂电极为对电极，饱和甘汞为参比电极。

2自主查阅资料，制订出大体实验方案，准备好实验所需仪器及试剂。

调试好电化学工作站的条件，运用电化学工作站找出这三种物质的出峰条件，底液，扫速，各种溶液用量等。

并对样品进行定性和定量分析，测出其在样品中的含量，在一定条件下对其校准曲线的线性、方法的精密度、检测限等一系列问题进行实验。

对实验中出现的问题进行分析和讨论，最后独立完成实验论文。

3本文将从有机物的电催化该角度展开研究。

以修饰电极为工作电极，运用循环伏安法（CyclicVoltammetry，简称CV）对电活性物质进行定性分析，运用差分脉冲伏安法（DifferentialPulseVoltammetry，简称DPV）对电活性物质进行定量分析[23]。

主要分为三个部分：

（1）氨基酸作为人体的第一营养素对人的成长起着至关重要的作用。

但是由于氨基酸缺少可以声色的基团或者结构使得无法使用光化学反应来对其进行分析，因此直接电化学对氨基酸的测定引起了广泛关注。

许多关于氨基酸电吸附、电氧化的研究主要是以贵重金属为主。

这些研究的弊端是中间产物的聚积和吸附而引起的电极污染严重。

为了减少这些副作用，很多人寻找新的修饰物质来代替，过渡金属属于这一类。

本文就是利用恒电位沉积法来制备镍氢氧化物膜对L—赖氨酸进行一系列的研究。

（2）抗坏血酸，即我们通常所说的维生素C，是一种广泛存在于人的体液、脑脊液以及各种神经递质中的生物化合物，它参与了包括清除自由基、提高免疫力及预防癌症在内的人体重要生理反应。

此外，抗坏血酸还是一种存在于食品和饮料中的抗氧化剂，是评估食品质量的标志性物质。

鉴于抗坏血酸在我们日常生活中的重要作用，对它进行含量测定是有必要的。

传统的对抗坏血酸的测定方法主要有酶催化法、滴定、HPLC、光谱测定法、及UV等[24]。

近年来，使用电化学方法测定抗坏血酸的研究越来越普遍。

本文制备了掺铜的胱氨酸修饰电极并研究了抗坏血酸在该电极上的电化学特性。

（3）拉米夫定属于核苷类的物质，作为一种病毒抑制剂，可以用来遏制病毒在体内的扩散和成长。

它的英文名字是Lamivudine，命名为2’3’-双脱氧-3’-硫代胞嘧啶（2’－3’deoxy-3’-thiocytidine），又称3-TC。

拉米夫定因具有强大的病毒抑制作用，在使用其治疗HIV之后，我国药品管理监督局批准将其治疗慢性乙肝病毒。

目前关于拉米夫定的检测主要有HPLC、紫外分光光度法、RP-HPLC等[25]。

关于用电化学方法来检测拉米夫定的相关报道比较少，本文就是采用制备的掺银的聚L—精氨酸修饰电极来对研究拉米夫定的电化学行为。

4影响因素讨论

（1）不同pH值的底液对反应体系的影响

用不同的底液来测定，随底液的pH值的增大，观察向峰电流和峰电位的移动方向，并且根据测出的数值得出pH值在测定的范围内和峰电流、峰电位所呈线性关系，最终可以选择出一个最好的峰形，确定出缓冲液最佳的pH值。

（2）标液不同浓度对反应体系的影响

选择底液的最佳pH值，再选用不同浓度的标液，按实验方法进行测定。

观察变化，并且根据测出的数值得出不同浓度与峰电流、峰电位所呈线性关系，确定出标液最佳的浓度。

（3）不同扫描速度对反应体系的影响

选择底液的最佳pH值与标液的最佳浓度，改变扫描速度，按实验方法进行测定，改变扫描速度，得到在不同扫描速度下的图形，并且根据测出的数值得出不同扫速与峰电流、峰电位所呈线性关系。

（4）电极重现性和稳定性实验

选择底液的最佳pH值与标液的最佳浓度，按实验方法进行测定，通过了8次平行测定，在上述条件下测定其峰电流值，求出其相对标准偏差（RSD），得出体系的重现性是否好。

在上述条件下，同时又将标液放置一段时间再进行测定，与开始时候的样品相比较，观察变化，然后再用电化学工作站检测，观察峰高和峰形，如果一切正常，则说明体系的稳定很好。

（5）干扰实验

在最佳的测定条件下采用差示脉冲伏安法考察了一定浓度的具有类似结构的有机物对标液的峰电流的干扰情况。

（6）工作曲线和检出限

在上述所选定的最佳条件下，与峰电流存在线性关系，可以得出本方法对待响应物的工作曲线与检出限。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日