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電化學(xué)分析范文1

作為新陳代謝的活性中間體,正常狀態(tài)下自由基在生物體中保持相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡。細(xì)胞自身的細(xì)胞色素c(Cytochromec,Cyt.c)、超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase,SOD)等具有抗氧化能力，可以將自由基轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)進(jìn)行自我修復(fù)，這一系列的過程對細(xì)胞增殖、凋亡、損傷具有重要的影響,并在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起著十分重要的作用。當(dāng)細(xì)胞受到外界剌激或發(fā)生病變過程中會產(chǎn)生過量O2'_自由基,使得細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激，引起癌癥、神經(jīng)性疾病、帕金森病等生理病變,從而對細(xì)胞的生理和病理功能產(chǎn)生重要的影響。因此,檢測生物體中O〗_自由基的濃度具有十分重要的現(xiàn)實意義。

然而，因為自由基具有氧化活性高、體內(nèi)濃度低、壽命短等特點,所以需要發(fā)展原位、實時、活體的自由基檢測方法。電化學(xué)方法具有操作簡單、易微型化、靈敏度高、易于原位、實時、在體檢測等優(yōu)點而備受關(guān)注,其中，基于酶傳感器的電化學(xué)分析方法最為引人注目。

2溶液/電極界面的設(shè)計及酶的直接電子傳遞

2.1溶液/電極界面的設(shè)計

針對自由基的電化學(xué)分析,對溶液/電極界面進(jìn)行設(shè)計以改善和提高電極的分析性能是一個極其關(guān)鍵的問題^2?16。酶自身體積較大,而活性中心通常都深埋在其內(nèi)部,從而加大了活性中心到電極表面的電子傳遞距離，不利于實現(xiàn)直接電子傳遞。第二代酶傳感器采用氧化還原電子媒介體在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子，但存在媒介體的流失和干擾大的缺陷，給O〗_自由基的準(zhǔn)確測定帶來干擾,從而極大限制了其實際應(yīng)用。第三代酶傳感器的開發(fā)使這個領(lǐng)域向前邁進(jìn)了一大步。通過界面設(shè)計優(yōu)化,利用酶的直接電子傳遞機理克服了原先的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞或生物體中自由基的直接檢測。界面設(shè)計優(yōu)化是人為地設(shè)計電極表面微結(jié)構(gòu)和其界面反應(yīng)，通過將酶固定在電極表面上,使暴露的電活性中心更接近電極表面，實現(xiàn)酶與電極之間快速的電子傳遞,達(dá)到預(yù)期檢測的目標(biāo)。2.1.1分子設(shè)計分子自組裝是對固體表面進(jìn)行修飾最為有效的手段之一。高度有序、結(jié)構(gòu)可控、定向密集的穩(wěn)定分子層為保持酶蛋白質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)和構(gòu)象提供理想的微環(huán)境。同時，單分子作為加快電子傳遞的促進(jìn)劑，可以用于探索電極表面分子微結(jié)構(gòu)和宏觀電化學(xué)響應(yīng)之間的關(guān)系。巰基化物在金屬表面自組裝是目前研究得最廣泛、最深入的一類物質(zhì)。其自組裝膜有序性強,不易聚合,條件控制容易等優(yōu)點擴(kuò)展其在傳感方面研究和應(yīng)用的范圍。Tian等^在金電極表面自組裝一層巰基半胱氨酸單分子膜來考察溶液中SOD的電化學(xué)活性，同時以裸金電極作為對比，實驗結(jié)果證實SOD能夠固定于分子修飾電極的表面上,使得電極反應(yīng)更容易實現(xiàn),這可能由于半胱氨酸在界面自發(fā)形成的一種熱力學(xué)穩(wěn)定分子層，更有利于實現(xiàn)SOD“軟著陸”。隨后，他們又將3種SOD(Cu,Zn-SOD,Fe-SOD和Mn-SOD)分別固定在巰基半胱氨酸修飾的金電極界面上，首次同時實現(xiàn)3種SOD的直接電子傳遞；巰基半胱氨酸作為促進(jìn)劑加快電子的傳遞。通過分子設(shè)計在界面上自組裝單分子體系考察電子轉(zhuǎn)移過程，為更深層次的分子設(shè)計和功能組裝反饋信息M。

此外,作為一種常用的選擇性結(jié)合組氨酸標(biāo)記蛋白質(zhì)的方式，次氮基三乙酸/組氨酸（NTA/HT)技術(shù)成為組氨酸結(jié)合最成功的模版。其將蛋白質(zhì)定向有序固定在電極表面上,并加快電子傳遞。Joln_等㈣利用該通用模版技術(shù)成功將蛋白質(zhì)固定在金電極表面上，通過大環(huán)效應(yīng)使NTA衍生物的三氮雜環(huán)與金屬離子穩(wěn)定反應(yīng),使得該體系具有更高的穩(wěn)定性。Wang等^1首次利用NTA/HT技術(shù)將SOD修飾到電極表面上,極大提高了電子傳遞速率，電子傳遞常數(shù)為（24±1.1)S!1;同時，實現(xiàn)了SOD的直接電化學(xué),并進(jìn)一步應(yīng)用于鼠腦在局部缺血和再灌注的過程中自由基濃度變化的檢測。

在簡單的蛋白質(zhì)^分子仿生體系中，分子設(shè)計在提高傳感器檢測底物的靈敏度、控制活性中心與電極表面距離、加快長程電子轉(zhuǎn)移等電分析化學(xué)的應(yīng)用和理論方面發(fā)揮了重要作用。

2.1.2納米材料利用酶的特異性檢測O2'_自由基時,往往受限于酶負(fù)載量過少或缺乏電子傳遞導(dǎo)體從而致使電信號過小或者電子傳遞過慢,影響傳感器的整體分析性能。納米材料是材料學(xué)中最基礎(chǔ)、最活躍的組成部分。不同于體材料和單個分子，納米材料具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等獨特的物理化學(xué)性質(zhì),特別是良好的生物相容性和穩(wěn)定性，可作為負(fù)載酶的良好基質(zhì)，在傳感領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。

Brown等M將直徑12nm單層金溶膠顆粒修飾二氧化錫電極,實現(xiàn)了溶液中Cyt.c的直接、可逆電化學(xué)，且無需任何預(yù)處理步驟。金溶膠顆粒可看作是空間緊密而獨立的微電極組合體。但隨著納米顆粒的聚集,Cyt.c的電化學(xué)變的準(zhǔn)可逆或者不可逆,表明納米金屬尺寸和形貌在實現(xiàn)蛋白質(zhì)的直接電子傳遞中也起到極其關(guān)鍵的作用。Zhu等122首次利用1,5或二硫醇交替連接Au、Ag膠體制備多層Au/Ag膜,在溫和條件下通過氯金酸溶液去除成孔物質(zhì)納米Ag,通過層層自組裝技術(shù)在氧化銦錫（ITO)電極表面制備了納米多孔金膜。Cyt.c保持其生物催化活性，電子轉(zhuǎn)移速率為3.9s!1。同時,該第三代傳感器具有良好的選擇性和穩(wěn)定性,其檢出限達(dá)到6.3x106mol/L,線性范圍是1.0x105~1.2x102mol/L。

Bi等M通過將多壁碳納米管修飾玻碳電極上實現(xiàn)了SOD的固定。多壁碳納米管表面的晶格缺陷提供了較高的局部電子密度,有利于電子在酶蛋白和碳納米管之間傳遞；同時,特殊結(jié)構(gòu)的碳納米管可以作為“分子導(dǎo)線”，加快電子傳遞到SOD的活性中心，以上兩方面因素致使SOD在電極表面上實現(xiàn)直接電子傳遞。

Deng等M利用蒸汽方法直接在預(yù)處理ITO表面沉積上一層花狀ZnO納米材料，設(shè)計出新型納米材料界面,增大了基底的比表面積和導(dǎo)電性。同時，生物相容性保持了SOD的高生物催化活性，結(jié)合ZnO作為“納米導(dǎo)線”加快電子的傳遞作用，實現(xiàn)了SOD的直接電子傳遞,構(gòu)筑了第三代生物傳感器，異相電子傳遞常數(shù)可達(dá)（10.4±1.8)s!l。Zhu等123將Cyt.c固定在SiO:納米材料修飾的玻碳電極表面上，實現(xiàn)了Cyt.c的直接電化學(xué)。實驗數(shù)據(jù)證實Cyt.c的直接電子傳遞及微環(huán)境的改變與SiOi雙功能結(jié)構(gòu)的空間幾何構(gòu)象有關(guān)。該模型能夠定性的解釋納米材料的尺寸和濃度對氧化還原蛋白的直接電子傳遞的影響，同時也為廣泛應(yīng)用無機納米材料來促進(jìn)電子傳遞提供一種新思路。

隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展和壯大,各種納米材料在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。納米材料所具有的高比表面積、高活性、特殊物理性質(zhì)及生物相容等特性使其成為應(yīng)用于傳感方面最有前途的材料之一。2.2基于酶直接電子傳遞的傳感器

直接電子傳遞是蛋白質(zhì)分子與電極表面在沒有任何媒介和試劑的情況下直接進(jìn)行電荷交換，這樣有利于電子傳遞效率的提高,更能反映生物體系內(nèi)的氧化還原系統(tǒng),為揭示生物體內(nèi)電子傳遞的機理奠定了基礎(chǔ)。但是酶蛋白的活性中心通常是深埋在其內(nèi)部，當(dāng)其固定在裸電極表面時,沒有合適的界面微

環(huán)境來實現(xiàn)其直接電子傳遞,致使阻礙其在活體檢測方面的實際應(yīng)用。通過界面設(shè)計使修飾電極可以建立理想的接觸界面,暴露酶的電活性中心，實現(xiàn)酶與電極之間快速的直接電子傳遞,并利用其對自由基的選擇性達(dá)到預(yù)期的檢測目的，對于預(yù)防和治療疾病以及抗氧化藥物的研發(fā)都具有現(xiàn)實意義。

2.2.1基于Cyt.c的傳感器Cyt.c是一種存在于線粒體內(nèi)膜外側(cè)的金屬蛋白分子，是呼吸鏈中一個重要的電子載體。通過血紅素輔基中心鐵離子價態(tài)的變化來傳遞電子，在細(xì)胞呼吸鏈中具有舉足輕重的作用。研究其在電極上的電子傳遞及與O2'_自由基的生物作用，對于了解生命體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)代謝具有重要的意義。因此,探索實現(xiàn)Cyt.c與電極表面之間的直接電子傳遞成為電分析化學(xué)研究的方向之一。　Cooper等將巰基半胱氨酸自組裝到裸金電極表面,通過碳二亞胺縮合反應(yīng)固定Cyt.c,考察了yt.c與電極之間的電子傳遞情況,結(jié)果顯示Cyt.c在電極表面實現(xiàn)直接電子傳遞；其表觀電位為2mV(vs.SCE),表明此傳感器具有潛在實際應(yīng)用的可行性。Cooper等M采用電化學(xué)分析方法檢測黃嘌昤/黃嘌昤氧化酶體系酶化反應(yīng)產(chǎn)生的自由基，其原理如圖1所示。酶化反應(yīng)產(chǎn)生O〗_自由基還原Cyt.c,自身被氧化成Oi;同時還原態(tài)的Cyt.c在電極表面正電位下迅速被氧化為氧化態(tài)。基于此反應(yīng)機理,他們實現(xiàn)了嗜中性粒細(xì)胞中應(yīng)激產(chǎn)生的02’_自由基的動態(tài)檢測，且引起的電流響應(yīng)速率與02"自由基的產(chǎn)生速率成線性關(guān)系。-傳感器的靈敏度取決于負(fù)載活性酶的數(shù)量以及酶與自由基的反應(yīng)速率。Wegrich等63利用定點誘變技術(shù)在Cyt.c活性位點附近引進(jìn)帶正電荷的賴氨酸,考察其在巰基分子修飾的金電極上的分析性能。實驗數(shù)據(jù)表明誘變重組的Cyt.c均具有氧化還原圖10廠電流傳感器的作用機理示意圖電活性,能夠?qū)崿F(xiàn)直接電化學(xué)，并且與O2’_自由基的Fig.1Mechanismofoperationofamperometric反應(yīng)速率顯著加快。基于誘變Cyt.c構(gòu)筑的電化學(xué)生sensor物傳感器在靈敏度和穩(wěn)定性上都有不同程度的提

高。納米材料的不斷發(fā)展為電極界面設(shè)計提供了新的契機,其巨大的比表面積和良好的生物相容性,既

能增大酶的負(fù)載量,又能較好的保持酶蛋白的高催化活性，同時作為良好導(dǎo)體加快電子的傳遞。Rahimi

等M將多層碳納米管/室溫離子液體的納米復(fù)合材料與Cyt.c混勻后，直接滴涂到玻碳電極表面上,簡單有效地制備了O〗_第三代生物傳感器。首先,多層碳納米管作為電子促進(jìn)劑,加快Cyt.c和電極之間的電子傳遞;其次,室溫離子液體保持了Cyt.c的空間構(gòu)象結(jié)構(gòu)和生物催化活性,二者協(xié)同提高了傳感器的

靈敏度、響應(yīng)時間、檢測限等分析性能。正如人們所期望的，基于Cyt.c的O〗_傳感器可避免抗壞血酸、尿酸的干擾，能夠在低電位下檢測。然而,作為過氧化物酶的本質(zhì)特點,Cyt.c同樣能夠還原來自酶化反應(yīng)產(chǎn)生和體內(nèi)共存的&O2,受其干擾。雖然Gobi等M報道可以通過設(shè)計電極來控制Cyt.c的過氧化酶活性,但Cyt.c不是O〗-的特異性酶,這極大限制了其在復(fù)雜生物體系中的選擇性檢測的作用。眾所周知，SOD可高活性和選擇性地將O〗-歧化為O:和H2O2M,從而完成O〗-高選擇性測定。因此,采用SOD替代Cyt.c來構(gòu)筑高靈敏度和高選擇性的O〗_生物傳感器越來越受到業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。

2.2.2基于SOD與仿生SOD的O「傳感器SOD是廣泛分布于生物體內(nèi)重要的抗氧化酶,也是生物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)。作為一種金屬蛋白酶，常見的幾種不同金屬中心SOD是Cu,Zn-SOD,n-SOD,Fe-SOD和Ni-SOD,它們都能將O；-自由基有效的歧化為%。2和。2保護(hù)機體不受毒性的侵害。但其電活性中心都包埋于蛋白質(zhì)深處，致使SOD與電極表面的直接電子傳遞難以實現(xiàn)。

因此，實現(xiàn)SOD與電極之間的直接電子傳遞對第三代O2’_生物傳感器的構(gòu)筑以及實際應(yīng)用的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

Ohsaka等M首次將Cu,Zn-SOD修飾在半胱氨酸自組裝修飾的金電極表面上構(gòu)筑了第三代傳感器。實驗結(jié)果表明，自組裝的半胱氨酸分子可作為SOD電極反應(yīng)的促進(jìn)劑。結(jié)合傳感器高靈敏度、高選擇性和快速響應(yīng)的良好分析性能，實現(xiàn)對酶化反應(yīng)產(chǎn)生O^自由基的檢測，這一工作是利用SOD直接電化學(xué)實現(xiàn)O;_自由基檢測的一個巨大突破。Ohsaka課題組M首次發(fā)現(xiàn)O;_自由基在SOD電極上能夠同時氧化和還原,并進(jìn)行對比實驗證實了可以在氧化和還原電壓雙向檢測自由基，這為實現(xiàn)溶液中自由基的分析檢測提供了第一手資料，同時為實現(xiàn)持久和可靠的檢測生物體系里的O；-自由基奠定了基礎(chǔ)。接著，Tian等^首次在半胱氨酸膜修飾的電極上同時實現(xiàn)3種活性中心SOD(Cu,Zn-SOD,Fe-SOD和Mn-SOD)的直接電子傳遞。如圖2所示，通過活性中心的氧化還原循環(huán)，SODs能夠催化還原成H2O2和氧化成O2,使得陽極和陰極上的電流響應(yīng)明顯增大，這說明SOD對O；-具有雙功能電催化活性。結(jié)合SOD快速電子傳遞的特性,該傳感器為雙向?qū)崿F(xiàn)O^電化學(xué)檢測的提供了一條可行性路線。

Ge等M將Cu,Zn-SOD和Fe-SOD固定在巰基半胱氨酸修飾的裸金電極表面上,研究其動力學(xué)和吸附過程,結(jié)果表明通過不同動能學(xué)過程均能結(jié)合到電極表面上。

在實際應(yīng)用檢測中，高靈敏、高選擇性的檢測方法越來越顯示出其重要性。納米技術(shù)的發(fā)展為高靈敏電化學(xué)分析方法的發(fā)展提供了機遇。例如，納米材料在生物分析檢測中得到了廣泛應(yīng)用，已有多種信號放大方法用于高靈敏電化學(xué)分析方法的構(gòu)建。

如圖3所示,Tian課題組[43首次在錐狀、棒狀和球狀3種不同形貌的納米金表面上同時實現(xiàn)了SOD的直接電化學(xué)。熱力學(xué)和動力學(xué)分析表明SOD在不同界面上的電子轉(zhuǎn)移速度，與納米金的形貌有關(guān)；同時，

良好的生物相容性讓納米金表面的SOD保持了其自身的生物催化活性，可用來構(gòu)建既可在氧化電位又可在還原電位下進(jìn)行0廠自由基檢測的生物傳感器。

無需其它步驟，結(jié)合良好的分析性能大大增加了其應(yīng)用于實現(xiàn)生物體內(nèi)O^測定的可行性。

綜上所述，分析檢測都是在體外分析體系中通過外來不斷加入O2'_自由基進(jìn)行電分析，與體內(nèi)的復(fù)雜生物環(huán)境截然不同。因此我們很有必要對體內(nèi)O；-自由基進(jìn)行準(zhǔn)確的分析檢測，以便更好的深入理解O^自由基在生理和病理上中所發(fā)揮的作用。

3細(xì)胞釋放檢測

在細(xì)胞水平上，當(dāng)細(xì)胞受到外界剌激或者生理病變過程中會產(chǎn)生過量自由基，從而對細(xì)胞生理功能產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而引起生理病變。因此，構(gòu)筑適于檢測細(xì)胞內(nèi)O2'_自由基的傳感器,原位、實時地檢測自由基濃度的變化,對疾病預(yù)防與治療的途徑具有重要的生理及病理意義。

Tanaka等[44利用碳纖維修飾電極檢測由免疫球蛋白G和卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯剌激單中性白細(xì)胞產(chǎn)生O^自由基的氧化電流。實驗證明自由基會在剌激1min后產(chǎn)生，5min達(dá)到最大值,20min后消失，這種方法獲得的電流4寸間關(guān)系與傳統(tǒng)方法獲得的結(jié)果一致。隨后,Tanaka課題組[45設(shè)計了一種檢測由單個噬菌細(xì)胞釋放自由基的電流方法,其靈敏度高達(dá)到fA級。

在實際樣品檢測時,天然酶的空間結(jié)構(gòu)和構(gòu)象變化容易致使其喪失催化活性,成為制約它們實際應(yīng)用瓶頸。為了避免這些缺陷，基于活性位點■銅、鐵和錳設(shè)計的低分子量、具有SOD生物活性的仿生酶研究已陸續(xù)報道[4649]。Cabelli等^研究了錳磷酸鹽作為仿生SOD在有機活體內(nèi)的抗氧化機理。為了證明結(jié)果的可靠性,他們采用兩種不同方法:脈沖輻射法和Co~60i輻射法產(chǎn)生自由基。實驗證明Mn2+與O「自由基反應(yīng)生成暫態(tài)的MnO:+,然后MnO:+快速歧化生成O:和^O:。

Tian課題組利用M%(PO4)2具有仿生SOD的生物特性,在高導(dǎo)電納米針狀TiOi膜上構(gòu)筑了一個具有選擇性高和穩(wěn)定性好的第三代O〗_生物傳感器，提供了一種方便、快速原位直接檢測貼壁生長在修飾膜表面的正常人胚腎細(xì)胞HEK293T和CHO癌細(xì)胞釋放的O〗_自由基的電化學(xué)分析新方法。檢測原理如圖4所示,在M%(PO4)2仿生酶的催化作用下發(fā)生歧化反應(yīng)的過程中，將Or分別轉(zhuǎn)化成Oi和&O2(如圖4A)。此過程可看成是分別在兩個電極上獨立進(jìn)行的兩個反應(yīng)。一方面,在陽極反應(yīng)中圖（4B),電解液中的被MnOi+的氧化生成O2,同時MnOi+被還原成Mn2+。而生成的Mn2+能夠在電極上失去電子，重新被氧化成MnO2+。另一方面，在陰極反應(yīng)中（圖4C),O；-氧化Mn2+生成MnO2+,而生成的MnO2+在電極表面得到電子被還原成Mn2+。因此,在O〗-存在的情況下,通過Mn2+修飾電極上的氧化或還原電流檢測O2'_。因此,通過兩極上氧化或還原電流信號的變化，即可實現(xiàn)對O2’_的檢測。電化學(xué)信號表明此生物傳感器可以實現(xiàn)細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生0廠自由基的可逆響應(yīng)，暗示02'_自由基可作為_種癌癥生物標(biāo)記物，為生理和病理方面的研究提供了基礎(chǔ)。

基于SOD生物仿生酶(PO4)2,Zhou等開發(fā)了一種可靠和持久原位實時檢測O-自由基的方法。Mn2+通過離子交換作用進(jìn)入zeolite~ZSM-5的納米結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步被聚二烯丙基二甲基氯銨化覆蓋固定到電極表面上。沸石的納米微結(jié)構(gòu)加快了Mn2+的直接電子傳遞，其表觀電位是（561±6)mV(vs.Ag/AgCl),位于O2'-/O2和O2'-/H2O2動力學(xué)電位內(nèi)，可以將O〗_歧化為Oi和％O2。利用分子篩較好的生物相容性和細(xì)胞黏附性，讓細(xì)胞貼壁生長，

可靠、持久的原位實時測定了細(xì)胞釋放出來的O‘-自由基濃度,實現(xiàn)從理論到實踐應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

作為細(xì)胞信號的傳導(dǎo)分子，自由基與金屬離子密切關(guān)系，包括Ca2+通道、K+通道、Na+通道等。

Tian課題組153基于Mn^TPAA(Mn-tris2-(2-pyridylmethyl)aminoethyl]amine)仿生酶構(gòu)筑了O;生物傳感器,具有高的穩(wěn)定性和良好的重現(xiàn)性。以Hela細(xì)胞為模型,他們進(jìn)一步研究了細(xì)胞釋放O〗_自由基與細(xì)胞內(nèi)Ca2+之間的依存關(guān)系。如圖5所示，在無抑制劑時，加入Ang后熒光強度明顯增強，說明Angn剌激細(xì)胞產(chǎn)生的O「促使細(xì)胞內(nèi)Ca2+的釋放,Ca2+與Fluo4-AM結(jié)合,從而使熒光增強。然而，在實驗前先用NADPH氧化酶抑制劑Apo或陰離子通道阻滯劑DIDS處理10min,再進(jìn)行的相同實驗時,AngH剌激細(xì)胞前后熒光強度沒有明顯變化。這說明Apo抑制細(xì)胞外O〗_的產(chǎn)生而影響熒光強度的增加，DIDS阻止細(xì)胞外O〗_進(jìn)入細(xì)胞而抑制細(xì)胞Ca2+濃度的增大。這一研究對認(rèn)識自由基信號的傳導(dǎo)與其它生理和病理的關(guān)系提供了一種新思路。

4活體電化學(xué)分析

電化學(xué)分析方法雖具有高靈敏性、原位、實時在線檢測等優(yōu)點,適于活體內(nèi)o2'_自由基的分析和檢測,但目前這方面鮮有文獻(xiàn)報道。

對于植物體內(nèi)0廠自由基的檢測,Deng等M基于半導(dǎo)體ZnO納米材料成功構(gòu)筑了第三代生物傳

感器，實現(xiàn)了豆芽體內(nèi)O^的檢測。如圖6所示，活體實驗采用雙電極體系,ZnO/SOD微電極作為工作電極,鉑絲作為對電極。ZnO/SOD微電極的制備步驟如下：首先，ITO導(dǎo)電玻璃切割成剌狀；然后，將ZnO納米材料電沉積到導(dǎo)電玻璃表面上，并進(jìn)一步負(fù)載Cu,Zn-SOD。結(jié)果表明，通過一步、無模版的電沉積得到新型六角形ZnO納米材料，可實現(xiàn)了SOD的直接電子傳遞;再結(jié)合SOD對O^自由基的催化歧化，實現(xiàn)了豆芽體內(nèi)O^自由基的在線檢測。該項研究不僅為酶蛋白在納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體膜上構(gòu)筑第三代生物傳感器建立了一個模型，也為研究生物體內(nèi)O2’-作用機理開啟了一扇窗口，可以更深入的理解O；-自由基在生理學(xué)和病理學(xué)中的作用。

利用TTCA(5,2:5,2-terthiophene-3-carboxylicacid)聚合物膜依次共價鍵固定DGPD(1,2-Dipalmi-toylsn~glycero-3~phosphoethanolamine^i~dodecanylamine)和Cyt.c,Rahman等1551制備了一種高穩(wěn)定、高靈敏的體內(nèi)檢測O2_的第三代傳感器。他們通過持續(xù)不斷的往鼠腦注入可卡因溶液剌激產(chǎn)生O2_,并利用該傳感器對細(xì)胞外的o2’-進(jìn)行檢測。如圖1所示，該傳感器在鹽水、急性和重復(fù)注射可卡因不同實驗條件下產(chǎn)生了不同程度的電流響應(yīng)，其中重復(fù)注射可卡因操作下傳感器的靈敏度最高。-0.31V的低電位結(jié)合聚合物膜的屏蔽可使傳感器在測定0廠自由基時避免抗壞血酸、尿酸、過氧化氫、氧氣等干擾,從而保證此微型傳感器植入鼠腦成功測定體內(nèi)02'-自由基的濃度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)檢測體內(nèi)02-自由基濃度隨可卡因不斷急性注入的變化。該微型生物傳感器可以作為監(jiān)測興奮劑藥物暴露引起細(xì)胞外0廠自由基濃度變化的一種有效工具。

近來，Tian等63提出了一種植入型微碳纖維電極直接實現(xiàn)活體內(nèi)0廠自由基檢測的新思路。此碳纖維基底上固定的SOD在測定0廠上擁有顯著的高選擇性和良好的穩(wěn)定性；同時背景電流的減小使得碳纖維微電極在高靈敏測定生物體內(nèi)0廠自由基占有優(yōu)勢。隨后,Tian課題組M首次利用NTA/HT技術(shù)實現(xiàn)了SOD在NTA修飾電極上的直接電化學(xué),極大提高了電子傳遞。整個傳感器的制備過程如圖8(A和B)所示。結(jié)合傳感器的高靈敏度、高穩(wěn)定性的分析性能以及碳纖維電極生物相容性和可微型化特點,該課題組成功實現(xiàn)鼠腦在缺血再灌注過程中0廠自由基濃度的變化檢測（圖8C)。該研究為體內(nèi)活性氧的進(jìn)一步研究提供了一種新思路，同時也為理解其在氧化應(yīng)激和生理病理過程中的作用提供了獨特的視角。

建立基于納米材料與功能分子設(shè)計界面的02’-自由基檢測新方法和適于活體檢測的超微電極技圖8(A)NTA和SOD修飾電極過程示意圖；（B和C)碳纖維電極制備過程以及利用碳纖維電極檢測鼠腦內(nèi)02’_過程示意圖

    術(shù),將為研究等活性氧在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用，進(jìn)而解析0廠自由基等活性氧在生命活動中的作用機理,治療和預(yù)防與氧化應(yīng)激等有關(guān)疾病,以及抗氧化物新藥的研制與開發(fā)等提供一種新的研究思路。

電化學(xué)分析范文2

化學(xué)與環(huán)境一般從以下幾個方面進(jìn)行考查。

一、 有關(guān)各種污染物的形成和危害的考查

常見的污染問題主要有：空氣污染、水污染、土壤污染、白色污染、電池、金屬材料、臭氧層破壞、溫室效應(yīng)、酸雨、室內(nèi)空氣受污染、實驗室內(nèi)的污染等。全面認(rèn)識這些污染物的來源和危害，認(rèn)識處理各種污染物的必要性和原則，形成正確，合理地使用化學(xué)品的意識，認(rèn)識化學(xué)在環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境保護(hù)中的重要作用，是解答此類題目的關(guān)鍵。

例1 人類只有一個地球，保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)。下列說法能達(dá)到相應(yīng)目的是（ ）

A. 推廣使用無氟冰箱有利于防止“臭氧空洞”

B. 工廠用高煙囪排放廢氣防止“酸雨”

C. 使用車用乙醇汽油防止“溫室效應(yīng)”

D. 及時焚燒廢棄塑料減少“白色污染”

解析 本題全面考查了污染物及污染源處理的相關(guān)知識。由于含氟物質(zhì)能破壞臭氧層，推廣使用無氟冰箱能防止“臭氧空洞”；工廠用高煙囪排放廢氣，沒有減少有害氣體的排放量，只能造成污染的面積增大，故B錯誤；使用車用乙醇汽油，可以減少一氧化碳的排放，但仍然產(chǎn)生大量的二氧化碳，并不能防止“溫室效應(yīng)”，故C錯誤；及時焚燒廢棄塑料雖減少了“白色污染”，但卻產(chǎn)生了大量有害氣體，反而增加了空氣污染，浪費資源，不可取，故D錯誤。

答案 A

例2 （2012·宿遷）3月22日是“世界水日”。下列有關(guān)水的敘述正確的是（ ）

A. 隨意丟棄廢電池易造成水土重金屬污染

B. 經(jīng)常飲用蒸餾水對身體有益

C. 水中Ca2+、Mg2+增多導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化

D. 大量使用農(nóng)藥、化肥不會污染水

解析 本題重點考查水體污染，廢舊電池中含有有毒的重金屬等污染物，隨意丟棄易造成水中重金屬污染，故A正確；蒸餾水中不含人體所需要的礦物質(zhì)，長期飲用對健康不利，故B錯誤；水體的富營養(yǎng)化主要是由于水中氮、磷元素增多而造成的，故C錯誤；大量使用化肥、農(nóng)藥，是造成水體污染的主要原因之一，故D錯誤。

答案 A

二、 新情境下的污染問題的考查

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，各種新的污染問題層出不窮，在新的環(huán)境下，學(xué)生要學(xué)會利用各種渠道去關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題，拓展知識，開闊視野，提高自己的能力，初步形成主動參與社會決策的意識。在解答此類問題時要認(rèn)真分析題目中的新信息，領(lǐng)會貫通，準(zhǔn)確答題。

例3 （2012·煙臺）2012年2月29日，我國新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，新標(biāo)準(zhǔn)增加了PM2.5檢測指標(biāo)。PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，主要來自化石燃料的燃燒和揚塵，對人體健康和空氣質(zhì)量的影響很大。

（1） 計入空氣污染指數(shù)的項目中除了可吸入顆粒物外，還包括 （填序號）

① CO ② CO2

③ SO2 ④ NO2

（2） 以下不屬于化石燃料的是 （填序號）

① 天然氣 ② 石油

③ 酒精 ④ 煤

（3）我市從4月1號起所有機動車都要進(jìn)行尾氣檢測，其中包括PM2.5的檢測。汽油燃燒產(chǎn)生的顆粒物主要是 ，這是汽油 燃燒產(chǎn)生的。

（4） 下列關(guān)于PM2.5的說法錯誤的是 （填序號）。

① 燃放煙花爆竹會產(chǎn)生PM2.5；

② PM2.5是造成灰霾天氣的“元兇”之一

（下轉(zhuǎn)第63頁）

（上接第64頁）

③ PM2.5的顆粒大小與分子大小差不多；

④ PM2.5專用口罩使用了活性炭，是利用了活性炭的吸附性。

⑤ 除了對汽車尾氣的檢測，還有哪些措施對PM2.5的治理能起到積極作用，請舉兩例：

； 。

解析 本題容易出錯的地方是不知道PM 2.5是什么意思，通過閱讀認(rèn)識PM 2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，是小型的可吸入顆粒物，對人體健康和空氣質(zhì)量的影響很大。可以通過植樹造林，減少揚塵污染源等手段有效控制。

答案 （1） ①③④ （2） ③ （3） 碳 不完全（4） ③ （5） 減少火力發(fā)電，提倡使用水能、太陽能發(fā)電；積極植樹造林，防治揚塵污染（從減少化石燃料的燃燒，使用清潔能源、植樹造林控制揚塵、工業(yè)廢氣處理后再排放等方面回答均可）。

三、 有關(guān)綠色化學(xué)、節(jié)能減排、世界環(huán)境日等的考查

通過化學(xué)的學(xué)習(xí)不僅要能初步認(rèn)識化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系，同時逐步樹立科學(xué)發(fā)展觀，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，增強對自然和社會的責(zé)任感，在實踐中不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使其在面臨和處理與化學(xué)有關(guān)的社會問題時能做出更理智、更科學(xué)的思考和判斷。

例4 “綠色化學(xué)”要求從根本上減少或杜絕污染。下列做法中符合綠色化學(xué)理念的是（ ）

A. 實驗中未說明藥品用量時，取用較多量藥品

進(jìn)行實驗

B. 實驗室將廢液直接倒入下水道

C. 對廢舊電池作深埋處理，消除其污染

D. 化工生產(chǎn)中使原料盡可能地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品

例題5 （2012·陜西）2012年“世界環(huán)境日”中國主題為“綠色消費，你行動了嗎？”，這一主題旨在強調(diào)綠色消費，節(jié)約資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。下面做法不符合這一主題的是（ ）

A. 大量使用農(nóng)藥化肥，提高農(nóng)作物產(chǎn)量

B. 工業(yè)廢水處理達(dá)標(biāo)后排放，防止水體污染

C. 限制使用塑料購物袋，減少白色污染

D. 推廣利用太陽能、風(fēng)能，緩解溫室效應(yīng)

電化學(xué)分析范文3

關(guān)鍵詞：初中生；化學(xué)；問卷調(diào)查；原因；對策

中國分類號：G633.8

初中化學(xué)從零開始，既要幫助毫無化學(xué)概念的學(xué)生打好基礎(chǔ)，又要為高中知識做好銜接，同時還要保障學(xué)生的中考過關(guān)。時間緊、任務(wù)重。在教學(xué)實踐中，發(fā)現(xiàn)在上學(xué)期期中考試之后，學(xué)生的成績就會出現(xiàn)分化。因此筆者對2014屆的學(xué)生做了一次問卷調(diào)查。然后隨機抽取了三個班的問卷分析，以下是調(diào)查結(jié)果。

1 調(diào)查結(jié)果

一、請將你的想法告訴我們：

1、 你對所學(xué)化學(xué)課程感興趣嗎？A不感興趣 B 感興趣 C 說不清楚

2、 你認(rèn)為學(xué)習(xí)化學(xué)是一件？ A 高興的事B 討厭的事 C 不得不做的事

3、 上課老師提問時你會？ A 低頭，不和老師的眼神交匯B 只要不點到自己， 從不主動回答C 有時舉手回答

4、 在課堂上，參加一些實驗操作活動嗎？A 經(jīng)常參加 B偶爾參加C 從沒參加過

5、 怎樣評價你再化學(xué)學(xué)習(xí)方面的能力？ A 一般B 較高C 較差

6、 你喜歡什么類型的化學(xué)教學(xué)？ A 老師直接講解B 小組合作探究 C 自己獨立思考探究

7、 遇到比較復(fù)雜的化學(xué)問題你會？ A 動手操作B 自己思考C 置之不理

8、 有課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣嗎？ A 經(jīng)常有B 偶爾有 C 幾乎沒有

9、 當(dāng)自己的想法與老師、書本不一樣時？A 大膽質(zhì)疑B打消想法，服從老師C 與同學(xué)探究

10、在課堂教學(xué)中，你提出自己的疑問嗎？A 從不提問B 經(jīng)常提問C 偶爾提問

11、你課外，每天花在化學(xué)學(xué)科所用時間？A 30分鐘B 30-60分鐘C 1個小時

二、寫出你的真實想法

1、在前四個單元中你最喜歡哪個單元？理由？

41.7喜歡第一單元走進(jìn)化學(xué)世界，簡單，可以做實驗

47.9喜歡第二單元我們周圍的空氣，可以做實驗，現(xiàn)象直觀

10.4喜歡第四單元自然界的水，生活中比較熟悉水，可以做實驗

2、到目前為止，你最喜歡你任課老師的哪一節(jié)化學(xué)課，理由？

66.7喜歡第二單元課題二氧氣，有實驗 22.6喜歡第一單元，簡單

10.7其他

3、到目前的測驗中，你最少的一次是多少分？

50分以上：12.5 40分以上：22.5 30分以上：27.5 20分以上：30 其他：7.5其中36分及格，及格：47.5 不及格：52.5

4、學(xué)完第四單元，你能寫出常見的化學(xué)式嗎？上冊課本中的化學(xué)式你能自己讀出嗎？化學(xué)專業(yè)用語你迷惑嗎？

能寫出：92.9 不能寫出：7.1 能讀出：90.5 不能讀出：9.5

迷惑：45.2 不迷惑：54.8

對于此次結(jié)果，經(jīng)過認(rèn)真的研究和分析。發(fā)現(xiàn)了一些原因及相應(yīng)的對策。

2 分化的原因

2.1 教材的原因

初中教材面對的是零基礎(chǔ)的學(xué)生，前兩個單元內(nèi)容較為簡單，從空氣入手，配合實驗，學(xué)生學(xué)習(xí)較為輕松。超過40的學(xué)生選擇自學(xué)。第三單元開始，內(nèi)容從宏觀轉(zhuǎn)向微觀，增加了難度，缺少能讓學(xué)生直觀體驗的實驗，降低了學(xué)習(xí)興趣。可自學(xué)的學(xué)生降低到了20。第四單元，出現(xiàn)生活中常見的水和實驗，學(xué)生的興趣又重新被調(diào)動，但已經(jīng)不能很好的從微觀去理解。到了化學(xué)式與化合價，有近一半的學(xué)生表現(xiàn)出迷惑。可自學(xué)的學(xué)生更是降低到了10。

2.2學(xué)生的原因

學(xué)生學(xué)習(xí)自主性較差，習(xí)慣于依賴?yán)蠋煟鲆暱偨Y(jié)反思。上課時只關(guān)注實驗現(xiàn)象，忽視知識的學(xué)習(xí)，對知識理解不透。有的學(xué)生覺得化學(xué)分值較低，輕視了化學(xué)的學(xué)習(xí)，有的學(xué)生受到社會不良習(xí)氣的影響，不重視學(xué)習(xí)。因此在期中考試之后，及格的人數(shù)47.5，不及格占到了52.5，出現(xiàn)分化。

2.3教師的原因

初中化學(xué)的教學(xué)時間只有一年，中考壓力大，造成教師在教學(xué)上側(cè)重抓進(jìn)度，背知識，忽視對能力的培養(yǎng)，為了與高中知識能很好銜接，容易過度拓展教材，挫傷了大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

2.4.硬件原因

由于多媒體教室的有限，造成教學(xué)手段單一，限制了學(xué)生思維的發(fā)展。在調(diào)查中超過60的學(xué)生喜歡有實驗且最好能自己動手操作的課。但由于硬件條件缺乏，學(xué)生真正接觸實驗儀器的機會很少。很大程度上也降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 對策

教學(xué)過程是師生雙向互動過程，為了避免學(xué)生過早的出現(xiàn)分化，筆者結(jié)合此次問卷和多年的教學(xué)實踐，覺得應(yīng)力求做到以下幾點：

3.1教學(xué)手段充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)

充分的利用現(xiàn)代教育技術(shù)去組織教學(xué)，把學(xué)生難理解的內(nèi)容用動畫的形式去展現(xiàn)，結(jié)合豐富的網(wǎng)絡(luò)資源更新自己的教法。

3.2轉(zhuǎn)變觀念、更新教法

從生活入手，在教學(xué)中把知識融入生活實際。比如生活中切開的蘋果很快變黃是因為被氧化等。結(jié)合自身特點安排教學(xué)，比如元素符號和化學(xué)式的書寫提前寫出一部分給學(xué)生，分散難點。在教學(xué)方法上要形式多變，比如化合價的記憶和使用可以利用口訣和小組比賽的方式，既降低難度又激發(fā)興趣。

3.3循序漸進(jìn)，不隨意拓展

初中教材基礎(chǔ)知識內(nèi)容少、理論性不強，有很多知識點比如化合價在中考中已經(jīng)被弱化，但高中用到較多。如果只顧及中考，學(xué)生到高中會造成脫節(jié)，但如果過度拓展，會加重學(xué)生負(fù)擔(dān)。所以在教學(xué)上要循序漸進(jìn)，由易到難，不過度拓展。

3.4注重在課堂中對學(xué)生能力的培養(yǎng)

在教學(xué)過程中，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)思維分析問題、科學(xué)探究能力等。充分利用啟發(fā)探究式教學(xué)，給學(xué)生更多的時間和空間去思考和理解，在教學(xué)活動中，盡量保證每一位學(xué)生都能參與進(jìn)來，不僅學(xué)到知識也會操作應(yīng)用。

3.5精簡習(xí)題，保證效率

九年級課業(yè)重時間短，超過80的學(xué)生選擇了花費時間不超過半小時。老師課前幫助學(xué)生整理習(xí)題。課后的習(xí)題，是對知識點科學(xué)、合理、有效的加以應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)堂完成。其他的習(xí)題合理刪減，學(xué)生肯定不會做錯的題目精簡一部分，綜合性題選擇不是拓展太深的讓學(xué)生完成，拓展過寬的讓學(xué)生選做。平時的練習(xí)中，把學(xué)生的易錯點歸納整理，集中訓(xùn)練。降低學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高效率。

綜上所述，教師應(yīng)不斷加強對自身業(yè)務(wù)的學(xué)習(xí)，善于整合各種教學(xué)資源，多站在學(xué)生的角度，在教學(xué)中讓學(xué)生多接觸實驗，注重學(xué)生能力和化學(xué)思維的培養(yǎng)，把化學(xué)與生活結(jié)合，讓化學(xué)從生活走進(jìn)課堂，進(jìn)而走入學(xué)生的內(nèi)心，就一定能降低這個分化點。

參考文獻(xiàn)：

[1]義務(wù)教育教科書.教師教學(xué)用書[M].北京：人民教育出版社，2012..

[2]贊可夫.和教師的談話[M].教育科學(xué)出版社，2000

雜志郵寄：

地址：安徽省阜陽市潁南路30號三環(huán)集團(tuán)公司一樓；

電化學(xué)分析范文4

一、技術(shù)基礎(chǔ)的共同點

機電一體化技術(shù)系統(tǒng)一般由機械本體、傳感檢測、執(zhí)行機構(gòu)、控制及信息處理、動力系統(tǒng)等五部分組成。而電梯可以分為系統(tǒng)即曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂系統(tǒng)、門系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。兩者的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)是相同的，有機械技術(shù)、傳感技術(shù)、接口技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)及信息處理技術(shù)和自動控制技術(shù)。因此，電梯作為《機電一體化技術(shù)》一體化教學(xué)項目有著共同的技術(shù)基礎(chǔ)。

二、教學(xué)側(cè)重的不同點

《機電一體化技術(shù)》課程作為機電類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程在各大本專科院校均有開設(shè)。是本科機械設(shè)計制造及其自動化、高職機電一體化專業(yè)的必修課程，開設(shè)范圍廣。課程旨在讓學(xué)生了解相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)系統(tǒng)論、信息論和控制論三大理論體系，掌握機電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計能力和系統(tǒng)分析的能力。然而，從解決電梯人才缺口而對電梯的學(xué)習(xí)的教學(xué)計劃來看，我們需要讓學(xué)生了解電梯的結(jié)構(gòu)與各大功能系統(tǒng)的同時，還要掌握電梯日常運行的維護(hù)和管理的相關(guān)知識。為此，在側(cè)重點上有所不同，為此對于課程的設(shè)置上帶來了一定的困難，所以要有所取舍。

三、解決方案的探討

首先，技術(shù)對應(yīng)。現(xiàn)行的專業(yè)教材上多用CNC機床（計算機數(shù)控機床）作為教學(xué)的案例，其優(yōu)點在于CNC機床是典型的機電一體化產(chǎn)品。滿足《機電一體化技術(shù)》中所提及的技術(shù)基礎(chǔ)及功能要素。從技術(shù)基礎(chǔ)來看，《機電一體化技術(shù)》所討論的技術(shù)基礎(chǔ)在電梯這個典型的機電一體化設(shè)備上都能找到。在這一點上為電梯作為機電一體化技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容提供了可能。對此，可以將電梯的各大系統(tǒng)和機電一體化技術(shù)的組成系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)的一致性做一一對應(yīng)的融合。此外，完整課程體系。介于課程重點在于機電一體化技術(shù)，所以課程上必定有一個關(guān)于《機電一體化技術(shù)》的完整課程體系。課程定位為讓學(xué)生掌握電梯這種典型的機電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計能力和系統(tǒng)分析的能力，通過理論的學(xué)習(xí)和電梯的動手拆裝，讓學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)后達(dá)到舉一反三的效果。同時盡量加入電梯日常運行的維護(hù)和管理的相關(guān)知識。

四、課程優(yōu)點

該種課程的優(yōu)點有三方面。首先，讓更多機電類專業(yè)的學(xué)生通過學(xué)習(xí)《機電一體化技術(shù)》課程的時候了解電梯，吸引更多優(yōu)秀的人才繼續(xù)學(xué)習(xí)進(jìn)入電梯這個行業(yè)，解決電梯行業(yè)人員缺口的問題。其次，將學(xué)生熟悉的電梯設(shè)備作為教學(xué)案例給學(xué)生講述機電一體化技術(shù)，能更好地增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后，通過電梯各大系統(tǒng)理論知識的拆分和系統(tǒng)技術(shù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以將理論的知識通過對電梯動手的組裝和維修得到強化。讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，兩門課程最后融合成一門課程，增加了知識的內(nèi)容，卻減少了學(xué)習(xí)的時間和難度。

五、推廣難點

從技術(shù)理論上看，電梯和機電一體化技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)是相通的，但是電梯作為《機電一體化技術(shù)》的教學(xué)項目在各大高校開展起來還有一定的難度。主要有師資和教學(xué)設(shè)備兩個方面的問題。一方面高校專業(yè)教師大多沒有電梯行業(yè)工作的經(jīng)驗，缺乏專業(yè)的團(tuán)隊針對性的進(jìn)行課程的開發(fā)，完整課程開發(fā)的難度較大。另外一方面，鑒于電梯行業(yè)屬于高危行業(yè)，普通電梯不太適合教學(xué)的使用。為了適應(yīng)教學(xué)的需要，需要建設(shè)專業(yè)的電梯教學(xué)設(shè)備，這些技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的困難是電梯作為機電一體化教學(xué)項目推廣困難的關(guān)鍵因素。

六、總結(jié)

電化學(xué)分析范文5

關(guān)鍵詞 變電站接地網(wǎng)；缺陷；診斷方法

中圖分類號TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）104-0128-02

0引言

在電力工業(yè)發(fā)展發(fā)展的歷程中，在接地網(wǎng)運行過程中的安全問題一直受到生產(chǎn)運行部門的高度重視。變電站接地網(wǎng)不僅為電站內(nèi)電器設(shè)備提供電位參考，還可以起到均衡電壓的作用，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或遭受雷擊時，接地網(wǎng)能迅速的排泄故障電流并快速的將變電站的地電電位升壓，以保障工作人員的人身安全和電器設(shè)備正常使用。影響變電站接地網(wǎng)安全因素有很多方面，這些因素包括跨步電壓、電位分布、接觸電勢和接地電阻等，除此之外也還會有其他新問題不斷出現(xiàn)。

1接地網(wǎng)缺陷的診斷方法

接地網(wǎng)的導(dǎo)體常年埋在地下，由于土壤腐蝕、接電短路或焊接不良及泄漏等原因，極可能會導(dǎo)致接地網(wǎng)接地引線或接地導(dǎo)體的腐蝕或者斷裂，甚至?xí)?yán)重影響到接地網(wǎng)的連接性能并且會使接地電阻升高。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路故障，會引起接地網(wǎng)電位異常增加或接地網(wǎng)本身出現(xiàn)局部電位差現(xiàn)象，也可能因為電纜外皮環(huán)流損壞設(shè)備絕緣能力，一旦高壓穿入控制間就會造成檢測和控制設(shè)備出現(xiàn)問題，造成巨大的損失。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，診斷接地網(wǎng)缺陷的方法不斷完善，新的診斷缺陷理論也不斷產(chǎn)生，其基本的診斷方法有：電磁場分析法、接地網(wǎng)節(jié)點分析法、大電流分析法、電化學(xué)分析法和其他無損檢測法等，對接地網(wǎng)缺陷的診斷方法分析如下。

1.1電磁場分析法

電磁場分析法可以直接利用麥克斯韋方程考慮介質(zhì)的邊界進(jìn)行模擬，因此可以得到接地網(wǎng)的磁場分布或地表電位分布，然后再通過詳細(xì)的測量實際電網(wǎng)的磁場分布圖或電位分布圖，對比之下很輕易的就可以得到局部的磁場或電場變化，獲得接地網(wǎng)局部缺陷。電磁場分析法的優(yōu)點是能分析多個項目，但是計算起來卻極為復(fù)雜而且測試實現(xiàn)起來也比較復(fù)雜，對精確度的控制也比較差。

1.2接地網(wǎng)節(jié)點分析法

當(dāng)前，接地網(wǎng)節(jié)點分析法是診斷接地網(wǎng)缺陷研究的熱點，其實質(zhì)就是用電阻法來分析接地網(wǎng)缺陷問題。接地網(wǎng)導(dǎo)體之間的電阻是固定不變的，接地引線和接地網(wǎng)可以看作是整個接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的許多節(jié)點，通過計算節(jié)點電壓電阻的變化就可以分析判斷出接地網(wǎng)某段導(dǎo)體是否出現(xiàn)腐蝕或出現(xiàn)斷裂。接地網(wǎng)接電分析法是把接地網(wǎng)每段導(dǎo)體的電阻當(dāng)作故障參量，用不同方法建立節(jié)點診斷的方程，用線性優(yōu)化的方法來計算結(jié)果，然后與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比獲得節(jié)點腐蝕情況。接地網(wǎng)節(jié)點分析法的測試測試起來非常簡單而且概念也很清楚清楚，但是結(jié)果分析會受到網(wǎng)格偏移和接地引線故障的影響，精確度不好控制。

1.3大電流分析法

大電流分析法就是給接地網(wǎng)施加大功率功頻電流，然后測量接地網(wǎng)以及周邊的電位分布，包括通過接觸電壓、功頻接地電阻值、最高位梯度等參數(shù)，并且檢查接地網(wǎng)和設(shè)備接地的連接情況。大電流分析法方法比較成熟、原理清楚，但是如果要用用大電流分析法全面的檢查接地網(wǎng)的缺陷問題依然存在很多問題，用大電流法時測量工作十分復(fù)雜、需要大量電流還可能要停電。另外大電流法只對多個斷點敏感，而且還沒有辦法反映腐蝕的情況。

1.4電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法是利用接地導(dǎo)體經(jīng)過土壤腐蝕產(chǎn)生電化學(xué)作用的特點來進(jìn)行對接地網(wǎng)腐蝕情況進(jìn)行檢測，通過測定土壤環(huán)境對接地網(wǎng)接地導(dǎo)體的腐蝕程度或腐蝕速率來評估接地網(wǎng)對腐蝕控制的效果，還可以為優(yōu)化防護(hù)腐蝕提供設(shè)計依據(jù)。電化學(xué)分析有很多檢測方法，最基本的檢測方法就是測定材料的腐蝕量，對于金屬作為接地體的接地網(wǎng)中，電化學(xué)繞阻抗法、電位測量法、線性極化法等都可以用于接地網(wǎng)腐蝕檢測。電化學(xué)分析法可以為預(yù)測提供參數(shù)并且方法成熟，可以在設(shè)備運行情況下進(jìn)行測量，但是只能獲取局部腐蝕數(shù)據(jù)，分析項目太少。

1.5其他無損檢測法

隨著社會經(jīng)濟(jì)的的發(fā)展越來越多的無損檢測法被應(yīng)用在工程建設(shè)中，這些無損檢測的方法包括渦流檢測、探地雷達(dá)、超聲波監(jiān)測等，這些監(jiān)測方法不僅檢測迅速，而且廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)檢測當(dāng)中。但是因為變電站土壤結(jié)構(gòu)多樣化且接地網(wǎng)接地結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，導(dǎo)致部分無損檢測方法不能直接應(yīng)用于檢測。但無損檢測方法檢測迅速直接，檢測結(jié)果清楚明了，可惜不足的是可分析項目太少，在對于接地網(wǎng)接地體的檢測方面還存在問題，實際應(yīng)用起來比較困難。

2結(jié)論

變電站接地網(wǎng)安全運行對電力系統(tǒng)的可靠性和安全性起著非常重要的作用，應(yīng)該及時的對變電站接地網(wǎng)缺陷進(jìn)行診斷分析，并迅速的做出相應(yīng)防護(hù)措施，避免對經(jīng)濟(jì)和人身安全造成重大危害。目前，代表接地網(wǎng)性能的參數(shù)越來越多，常見的接地網(wǎng)缺陷診斷分析方法不能同時完成對所有接地網(wǎng)缺陷診斷的檢測，因此綜合檢測接地網(wǎng)缺陷的方法將成為接地網(wǎng)缺陷診斷發(fā)展的方向之一。

參考文獻(xiàn)

[1]何俊佳.接地網(wǎng)故障診斷算法研究綜述[J].電氣應(yīng)用，2010（2）.

[2]陳先祿.接地網(wǎng)腐蝕的診斷方法研究[J].高電壓技術(shù)，2004（6）.

電化學(xué)分析范文6

關(guān)鍵詞：電化學(xué)傳感器；環(huán)境檢測；應(yīng)用研究

引言

環(huán)境問題是現(xiàn)代世界統(tǒng)一關(guān)注的問題，在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，給人們的生活、健康、經(jīng)濟(jì)都帶來深遠(yuǎn)的影響。電化學(xué)分析技術(shù)是現(xiàn)代環(huán)境污染物以及環(huán)境微檢測技術(shù)中新興起來的一種技術(shù)。目前電化學(xué)傳感器主要應(yīng)用在對土壤環(huán)境、水體環(huán)境中金屬離子的檢測，對大氣環(huán)境中二氧化硫、二氧化氮等氣體的檢測等。

1 電化學(xué)傳感器的基本原理

電化學(xué)傳感器是化學(xué)傳感器的一種，是現(xiàn)代化學(xué)分析測定中的一類特殊傳感器。主要是利用污染物質(zhì)在電極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，再通過特定的換能器將這種感知信息轉(zhuǎn)換成可識別的，與目標(biāo)物質(zhì)濃度變化成比例的電信號被人們識別，從而達(dá)到定性或定量的分析檢測目標(biāo)物質(zhì)的一種儀器設(shè)備。

2 電化學(xué)傳感器在環(huán)境檢測中的應(yīng)用

2.1 電化學(xué)傳感器對重金屬離子的檢測

目前重金屬離子檢測方法有光譜法、質(zhì)譜法、電化學(xué)方法等。電化學(xué)方法由于測定操做步驟簡單、價格低廉而在重金屬離子的檢測領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。華東理工大學(xué)的陳晨[1]等人采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)與模板復(fù)雜合成法制備了多孔絲網(wǎng)印刷碳電極，并用鉍膜對該電極進(jìn)行了修飾，實現(xiàn)了對鉛和鎘兩種重金離子的檢測，檢測限達(dá)到0.03ug/L和0.34ug/L。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的王志強[2]等人采用導(dǎo)電物質(zhì)分子導(dǎo)線作為粘合劑，制作了一種新型碳糊電極，并用Nafion膜和錫膜在電極表面進(jìn)一步修飾，利用該電極對多個農(nóng)田灌溉水水中的鎘離子進(jìn)行了測定，檢測限為0.13ug/L，并把檢測結(jié)果與原子吸收光譜法測量結(jié)果對照，分析表明該傳感器具有良好的檢測準(zhǔn)確性和可靠性。鄒紹芳等人研究了重金屬化學(xué)傳感器在海水檢測中的應(yīng)用并研制了用于多元素重金屬檢測的集成微型傳感器用于測定鋅、銅、錳、砷、鐵、鉻等多種元素。Lau等人研究了可以同時檢測Pb2+和Cd2+的電化學(xué)傳感器，該傳感器是利用發(fā)光二極管（LED）原理設(shè)計的，對兩種金屬離子的檢測限都能達(dá)到nmol/L。

2.2 電化學(xué)傳感器對有機污染物的檢測

2.2.1 電化學(xué)傳感器對多環(huán)芳烴物質(zhì)的檢測

多環(huán)芳香烴類物質(zhì)（PAH）是一大類有毒有害的污染物質(zhì)，且有致癌性，水體中的 PAH含量非常低，一般在1×10-9ng/mL范圍內(nèi)，很難檢測，這樣就需要開發(fā)靈敏度較高的檢測傳感器實現(xiàn)對水體中PAN的檢測。Schechter等人發(fā)明了光纖光學(xué)熒光傳感器，這種傳感器對（PAH）的檢測限可達(dá)到 4×10-11μmol/L，對蒽類物質(zhì)的監(jiān)測限為5×10-10μmol/L。江南大學(xué)梁剛、劉新會[3]教授等通過特定的熒光分子亮度可以大致的分析出蒽的濃度。相對于傳統(tǒng)的檢測手段精度更高，檢測結(jié)果容易觀察，且節(jié)省了檢測時間，為后續(xù)傳感器上敏感元件上特殊材料的使用提供了依據(jù)。

2.2.2 電化學(xué)傳感器對酚類化合物的檢測

酚類化合物是一類普遍存在的有機污染物，在體內(nèi)蓄積可產(chǎn)生細(xì)胞毒性，危害人體健康。是一種優(yōu)先監(jiān)測的有機污染物。宋偉[4]等人采用電聚合方法制備了可拋型的茜素紅―石墨烯修飾絲網(wǎng)印刷電極，并把該電極應(yīng)用于水中酚類化合物的測定，該修飾電極對對苯二酚和鄰苯二酚具有明顯的催化作用，檢出限分別達(dá)4.34×10-6mol/L，3.42×10-6mol；張婷婷等人將有序介孔碳修飾到玻碳電極上構(gòu)建了電化學(xué)傳感器，并應(yīng)用到硝基苯酚異構(gòu)體以及苯酚衍生物的酸度系數(shù)的測定上，檢測限分別為0.1、0.08μmol/L。除此之外Zheng[5]課題組采用DNA/多壁碳納米管（MWCNTs）修飾的玻碳電極，實現(xiàn)對苯酚、甲基酚及兒茶酚等酚類污染物的檢測，此種技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著檢測技術(shù)已經(jīng)到達(dá)了分子水平。

2.2.3 對農(nóng)藥殘留的檢測

農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲存過程中以及在危害防治中起著重要的作用。尤其是人口多、耕地面積有限的今天，農(nóng)藥保證了糧食的豐產(chǎn)豐收，滿足人們對農(nóng)副產(chǎn)品的需求等方面發(fā)揮著重要的作用，為人類創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但農(nóng)藥的過度使用造成了對環(huán)境的污染，農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標(biāo)，嚴(yán)重危害著人體健康。薛瑞[6]等人以石墨烯-Nafion復(fù)合物作為固相吸附劑，制備用于檢測有機磷農(nóng)藥的電化學(xué)傳感器；張偉龍[7]等人研究了聚苯乙烯磺酸鈉功能化石墨烯的新型電化學(xué)發(fā)光傳感器，實現(xiàn)了對抗蚜威、啶蟲脒和吡蟲啉三種農(nóng)藥的檢測，檢出限分別為0.667ng/mL，40ng/mL，50ng/mL。

2.2.4 電化學(xué)傳感器對氣體污染物的檢測

電化學(xué)氣體傳感器主要是通過觀查電流變化來監(jiān)測氣體的濃度和成分的。簡家文等[8]采用Pt為電極，YSZ（鉑-氧化釔-氧化鋯）為氧離子轉(zhuǎn)換器，可以檢測1×10-4μmol/L4～1×10-3μmol/L范圍的NO。Moon等人采用氧化鎢（WO3）的納米顆粒，對NO2的檢測限達(dá)到800ppb，達(dá)到了對大氣檢測的要求。

3 展望

電化學(xué)傳感器技術(shù)與以往的傳統(tǒng)方法相比具有諸多優(yōu)勢，在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的研究應(yīng)用已經(jīng)深入到各個角落，但是目前大部分還是處于大量的理論研究過程中，真正到實際應(yīng)用仍有大量的工作要做。例如，檢測氣體時需要傳感器的微型化；在檢測郊野水源水質(zhì)檢驗的時候，檢測環(huán)境和條件難以達(dá)到要求；另外，目前大多數(shù)電化學(xué)傳感器一般只能對單一污染物進(jìn)行研究，缺乏對某一類污染物的系統(tǒng)性研究等等。雖然困難重重，但是隨著電化學(xué)傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，未來依然有希望在相關(guān)企業(yè)單位的廢氣排放、污水排放的現(xiàn)場徑直檢驗和郊野環(huán)境的動態(tài)沒有人監(jiān)控下的實時監(jiān)測，電化學(xué)生物傳感器具有環(huán)境污染小、樣品用量少、對樣品損傷程度低能與微制造技術(shù)相兼容等特性，使電化學(xué)傳感器在原位、實時、連續(xù)監(jiān)測等方面擁有巨大的應(yīng)用潛力和良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]陳晨.用于重金屬離子檢測的電化學(xué)傳感器的研究[D].上海：華東理工大學(xué)，2011.

[2]王志強.農(nóng)產(chǎn)品及其產(chǎn)地環(huán)境中重金屬快速檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].

北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[3]梁剛，劉新會.電化學(xué)DNA生物傳感器在檢測環(huán)境有機污染物中的應(yīng)用[J].環(huán)境化學(xué)，2013（7）：88-97.

[4]宋偉.基于納米材料的可拋式電化學(xué)傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[D].上海：華東理工大學(xué)，2011.

[5]Y.Q.ZhengYang，C.Z，W.Helal，Carbon nanotule-based DNA bicisenson for moni-toring phenolic pollutants [J].Microchun Acta，2009，16（1）：21-26.

[6]薛瑞.納米材料電化學(xué)傳感界面的構(gòu)建及農(nóng)藥殘留檢測應(yīng)用[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2014.