二茂铁修饰电极及其性能研究文献综述

文献综述

1、二茂铁的概述

二茂铁，又称二环戊二烯合铁、环戊二烯基铁，分子式为Fe(C5H5)2，其结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间，是一种具有芳香族性质的有机金属化合物。常温下为橙黄色粉末，有樟脑气味，熔点172.5～173℃，沸点249℃，100℃以上能升华；不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。[1]其分子呈现极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。[2]

2、二茂铁的电化学特性及其应用

由于二茂铁具有夹心型结构和芳香性的高度富电子特性，有高度热稳定性、化学稳定性和辐射性，还具有良好的反应活性，所以结构修饰容易进行，极化的二茂铁衍生物具有独特的电化学性和光学特性。并且与二茂铁组成共轭体系的二茂铁衍生物表现出较好的二阶非线性光学性能。二茂铁的氧化还原可逆特性可以通过电化学可逆特性来控制衍生物的光化学特性，实现氧化还原开关效应。此效应在光电记忆，光通讯和电致变色领域被广泛的应用。[3]

电子取代基会影响二茂铁的电化学性质，二茂铁的Fe（Ⅱ）被氧化的难易程度也取决于电子取代基的性质。如朱佳丽通过二茂铁取代卟啉，研究它们的电化学和光谱电化学性质，结果表明二茂铁取代基对化合物的光谱和氧化还原电位有较大的影响。[4]

二茂铁的应用：（1）在生物传感器中的应用，由于二茂铁的性质稳定不易受环境中氧浓度的影响，不溶于水，氧化还原的电位低，因此是生物传感器良好的电子转移媒介体。（2）在离子分析中的应用，二茂铁衍生物的选择性与阴离子作用后，电位发生变化从而实现对粒子分析测定的测定。如张帅制备二茂铁基-壳聚糖席夫碱研究其电化学性质，结果表明，二茂铁基-D-氨基葡萄糖席夫碱氧化还原电位发生正移，证明二茂铁基-D-氨基葡萄糖席夫碱具有比二茂铁更强的氧化能力。[5]（3）在有机分析中的应用，二茂铁衍生物修饰电极的膜上有氧化还原中心，能促进电子转移速率。多巴胺在碳电极上反应迟缓，过电位高，可以用二茂铁修饰电极来解决。（4）在无机分析中的应用，与多酸超分子、电荷转移配合物形成的二茂铁衍生物对过氧化氢具有电催化的作用，生成的峰电流与过氧化氢的浓度成线性关系。如王慧云制备SOD-二茂铁修饰电极，研究其电化学性质，研究表明二茂铁的阳离子电催化过氧化氢的分解。[6](5)二茂铁在电化学分子识别中的应用，由于二茂铁具有可塑性强的特殊骨架，对于二茂铁大环化合物的研究十分活跃。例如最近几年研究一些带有氮、氧杂原子取代基的开链二茂铁也能类似的化学识别金属离子。[7]

3、二茂铁修饰电极的方法

二茂铁修饰电极早期主要是采用汞作为基底电极,但因为汞是液体且有毒性,一定程度上限制了它的使用,不宜作为传感器或检测器的电极材料。近年来多采用碳或金作为基底电极,其中碳电极包括玻碳电极、碳糊电极、裂石墨电极、高定向裂解石墨电极、碳条电极等。由于二茂铁及其衍生物在碳电极表面固定方便,极有可能发展成为电化学传感器中信号指示剂或电催化剂。

二茂铁修饰电极制备的关键是如何将二茂铁及其衍生物固定到基体电极上,并保持其活性,这也是二茂铁及其衍生物修饰电极的研究和开发中最为重要的工作。目前二茂铁及其衍生物修饰电极的制备主要有吸附法、共价键合法、溶胶-凝胶法、电化学聚合法。[7]