一种测定液/液界面电子转移速率的方法技术

技术编号:6537259 阅读:329 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供了一种测定液/液界面上电子转移速率的方法,它是将计算机模拟和薄层循环伏安法相结合,以薄层伏安法液/液界面电子转移理论为基础利用数值模拟首先对薄层伏安法模型进行模拟,预测得到最优的实验条件参数;然后将该最优条件应用在具体的实验操作中,将得出一系列理想的阴极平台电流值,通过线性拟合从而得到精确的液/液界面电子转移速率常数值。本发明专利技术是以计算机模拟为先导来确定最优实验条件,然后将其应用在具体的实验中,它是集计算机模拟和薄层伏安法两种方法优点于一身的切实可行的新方法,使得液/液界面电子转移速率的测定更加简便、快捷而准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于。
技术介绍
由于液/液界面可以看作是模拟生物膜或人造膜的简单模型,研究其上电子转移过程对理解生物体复杂的生理变化过程具有重要的意义。研究液/液界面的方法主要有 微管技术、光谱电化学方法、微滴电化学方法、扫描电化学显微镜(SECM)、薄层循环伏安法 (TLCV)、二次谐波生成法(SHG)和总频率生成法(SFG)等。SECM作为一种最新型实验方法解决了许多传统电化学方法无法解决的问题,如顶降、充电电流、区分了电子转移和离子转移过程。然而,SECM也具有一定的局限性,它不仅对仪器设备要求高,且实验数据处理复杂。因此TLCV是最简单的测量液/液界面电子转移速率的方法。该方法无须昂贵的实验仪器,药品消耗少,数据处理简单。尤其是有机相仅需几微升,为研究一些产率低的难溶化合物的界面行为提供了有利的分析手段。然而,在实际的测量中,常常为了探究最优的实验条件而费力费物。
技术实现思路
基于上述,本专利技术的目的在于提供一种简单测定液/液界面电子转移速率的新方法。该方法是将薄层循环伏安法与数值模拟相结合,即先利用数值模拟准确预测出具体实验体系的最优实验条件,然后将该条件应用于薄层循环伏安法的实验中,从而简单快速的测定出精确的速率常数值。本专利技术是通过以下措施实现的 ,其步骤是 1.通过数值模拟得到最优实验条件 a.按照菲克第二扩散定律,利用数值模拟中的标准有限差分法模拟两相中反应物的扩散过程从而得到薄层理论中的时间扩散电流id,

【技术保护点】
1.一种测定液/液界面电子转移速率的方法,其步骤是:(1).通过数值模拟得到最优实验条件a.按照菲克第二扩散定律,利用数值模拟中的标准有限差分法模拟两相中反应物的扩散过程从而得到薄层理论中的时间扩散电流id,(math)??(mrow)?(msub)?(mi)i(/mi)?(mi)d(/mi)?(/msub)?(mo)=(/mo)?(mi)nFA(/mi)?(msub)?(mi)D(/mi)?(mi)NB(/mi)?(/msub)?(msub)?(mrow)?(mo)((/mo)?(mfrac)?(mrow)?(msub)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)c(/mi)?(/mrow)?(msub)?(mi)NB(/mi)?(mn)1(/mn)?(/msub)?(/msub)?(mrow)?(mo)((/mo)?(mi)x(/mi)?(mo),(/mo)?(mi)t(/mi)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(/mrow)?(mrow)?(mo)∂(/mo)?(mi)x(/mi)?(/mrow)?(/mfrac)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(mrow)?(mi)x(/mi)?(mo)=(/mo)?(mn)0(/mn)?(/mrow)?(/msub)?(/mrow)?(/math)其中,t:电流扫过的时间;DNB:有机相中反应物的扩散系数;cNB(x,t):有机相中反应物在时间t,给定位置x上的浓度;id:扩散电流;n:反应过程中转移的电子数;F:法拉第常数;A:电极面积;b.基于薄层定量分析理论得到时间电流响应值iobs,(iobs)-1=(id)-1+(iet)-1id=nFAC*NBDNB/diet=nFAketC*NBC*H2O其中,iet:两相间反应的动力学电流;ket:界面电子转移反应速率常数;c*NB:有机相中反应物的初始浓度,c*H2O:水相中反应物的初始浓度,d:有机薄层厚度,iobs:平台电流;c.由扫描电位窗和扫速得到时间和电位的关系(math)??(mrow)?(mi)E(/mi)?(mo)=(/mo)?(msup)?(mi)E(/mi)?(mn)0(/mn)?(/msup)?(mo)-(/mo)?(mfrac)?(mi)RT(/mi)?(mtext)nF(/mtext)?(/mfrac)?(mtext)ln(/mtext)?(mrow)?(mo)((/mo)?(mfrac)?(msub)?(mi)c(/mi)?(mrow)?(msub)?(mi)H(/mi)?(mn)2(/mn)?(/msub)?(mi)O(/mi)?(/mrow)?(/msub)?(msub)?(mi)c(/mi)?(mi)NB(/mi)?(/msub)?(/mfrac)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(/mrow)?(/math)其中,R:气体常数;T:绝对温度;E:电极电势;E0:标准电极电势;d.通过MATLAB中的for循环语句得到伏安响应值,并绘制其二维曲线iobs-E图;e.按照所需结果,通过观察改变参数时所得到的伏安msup)?(msub)?(mi)k(/mi)?(mi)et(/mi)?(/msub)?(mrow)?(mo)-(/mo)?(mn)1(/mn)?(/mrow)?(/msup)?(mo).(/mo)?(/mrow)?(/math)(/mn)?(/msub)?(mi)O(/mi)?(/mrow)?(mo)*(/mo)?(/msubsup)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(mrow)?(mo)-(/mo)?(mn)1(/mn)?(/mrow)?(/msup)?(i)?(mo)*(/mo)?(/msubsup)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(msup)?(mrow)?(mo)((/mo)?(msubsup)?(mi)c(/mi)?(mrow)?(msub)?(mi)H(/mi)?(mn)2mn)?(/msub)?(mi)O(/mi)?(/mrow)?(/msub)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(mo)+(/mo)?(mrow)?(mo)((/mo)?(msubsup)?(mi)nFAc(/mi)?(mi)NB(/m?(mo)((/mo)?(msubsup)?(mi)nFAc(/mi)?(mi)NB(/mi)?(mo)*(/mo)?(/msubsup)?(msub)?(mi)D(/mi)?(mrow)?(msub)?(mi)H(/mi)?(mn)2(/obs(/mi)?(/msub)?(mo))(/mo)?(/mrow)?(mrow)?(mo)-(/mo)?(mn)1(/mn)?(/mrow)?(/msup)?(mo)...

【技术特征摘要】
1. 一种测定液/液界面电子转移速率的方法,其步骤是 (1).通过数值模拟得到最优实验条件a.按照菲克第二扩散定律,利用数值模拟中的标准有限差分法模拟两相中反应物的扩散过程从而得到薄层理论中的时间扩散电流id, 其中,t 电流扫过的时间;Dnb 有机相中反应物的扩散系数;cNB(x,t)有机相中反应物在时间t,给定位置χ上的浓度;id 扩散电流;η 反应过程中转移的电子数;F 法拉第常数;A :电极面积;b.基于薄层定量分析理论得到时间电流响应值i。bs, 其中,两相间反应的动力学电流;ket 界面电子转移反应速率常数;C:有机相中反应物的初始浓度,C^20 水相中反应物的初始浓度,d 有机薄层厚度,Iobs 平台电流; C.由扫描电位窗和扫速得到时间和电位的关系 其中,R 气体常数;T 绝对温度;E 电极电势;E° 标准电极电势;d.通过MATLAB中的for循环语句得到伏安响应值,并绘制其二维曲线i。bs_E图;e.按照所需结果,通过观察改变参数时所得到的伏安响应图,找到最优的实验条件参数有机相反应物浓度Cnb、水相反应物浓度、薄层厚度d、扫速U ;(2).按照理论指导选取最优实验参数测定液/液界面电子转移速率常数a.溶液的配制按照模拟得到最优反应物浓度Cnb、cH20配置适当浓度的反应物溶液;b.电极处...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢小泉张韶华董德芳姚冬娜何勇
申请(专利权)人:西北师范大学
类型:发明
国别省市:62

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