电分析化学中离子液体的运用分析的论文
前 言
离子液体在完全投入使用前，便有较多国外学者做出较多如室温熔盐、E3N（NO3）以及亲水性离子液体的研究，直至功能化离子液体产生后，各领域中离子液体的应用才较为频繁，包括电化学领域、分离体系、催化领域以及有机合成等方面。以其中电化学领域为典型，离子液体对于 6V 电位窗口、导电性结构等各方面都较为适用。因此，本文对电分析化学中离子液体的应用研究具有十分重要的意义。
1 离子液体的具体解读
关于离子液体，可将其理解为室温环境下，以小阴离子、大有机阳离子等构成的液态有机熔盐。其中阴阳离子在大多离子化合物中，若在离子半径、电荷数量以及大小等相关联，便会形成一定的作用力，可将其称之为库仑力。通常库仑力将在离子半径增大的情况下会不断减少，或在离子体积增大的情况下，整个阴阳离子结构会极为松散，对库仑力产生一定影响，在作用力不断降低的条件下，熔点会逐渐与室温接近。以（Et NH2）+HNO3为例，研究发现其主要以 12℃为融合点，并将乙胺、浓硝酸等共同融合以此发生一定的反应。需注意该合成形式若处于不稳定空气环境下，容易出爆炸问题。因此，离子液体在实际应用中应做好其基本性质分析[1].从离子液体性质看，在研究中主要以其密度、有效熔点以及溶解性等为主。其中在密度方面，大多研究内容中，不同学者给予不同的理论结果，如离子液体发展要素对自身密度带来影响，或离子液体密度受阴阳离子影响等。但实际来看，离子液体的密度变化往往受有效阳离子影响。而在有效熔点方面，通常离子液体中阳离子不同，其对熔点范围的影响也存在一定差异，以无极氯化物为例，其在构成上包括 K 成分与 Na 成分，熔点会随这些成分的变化为表现出增高或下降趋势[2].
2 离子液体应用下的电催化与电化学影响研究
相比一般有机溶剂，离子液体更具电化学窗口宽、粘度大以及蒸汽压低等特征，所以电化学领域中，对金属化合物、生物分子以及有机小分子研究极为必要。以其中生物大分子为例，其是当前离子液体用于电化学行为中的研究重点。有学者在研究过程中以 HRP 为例，其本身稳定性较强且生物活性较为明显，所以在 Hb、Mb 以及 HRP 等电催化、电化学等都可得以实现。再如 SWNTs 的研究，可发现活性剂中包含的Hb、Mb 以及 HRP 等都将起到一定的电催化影响。若分别选取[BMIM][PF6]、[N6,2,2][N（Tf）2]等不同离子液体，仍可判断出这些离子液体所产生的电化学影响，现行在点分析化学领域中的 MECNTS的应用较为常见，HRP 在电催化、电化学等方面效果极为明显[3].
在有机小分子方面，其相比水等介质，在电化学行为上优越性也较为明显，如[EMIM][TFSI]中，碳电极内 4-硝基苯重氮盐在会发生一定的电化学反应，通常硝基苯基团在分布上主要以单分子层的为主，加上有阳离子存在于离子液体中，这样其中 NO2-苯基团在反应过程中会形成 NHOH-苯基团。此外，以[BMIM][PF6]为例，在研究过程中往往选择电化学聚合吡咯，使 GCE 电极得以制备，在此基础上可判断多巴胺在的抗坏血酸作用下会出现电化学响应。该种类型离子液体相比水溶液，离子液体内以多巴胺为主进行修饰电极进行制备，这样氧化电流在电极中的`存在极为明显。另外，可选择[BMIM][BF4]为例，可在 Pt 电极作用下，判断碘化物氧化的反应情况，可得到[BMIM][BF4]内碘化物以 2.0×10-7c㎡/s 为扩散系数，其与一般溶剂内碘化物扩散系数值相比要低出许多。若从的离子液体密度情况看，一般其在室温环境下往往维持在 1.2-2.0g/c ㎡密度，或在高温环境下可控制在 1.4-5.0g/c ㎡密度之间。以二烷基咪唑类离子液体为例，在密度测试中可利用 p=a+b×（T-60）进行表示，其中a、b 与 T 分别表示为系数、密度系数以及温度。在实际测定中首先选择[MMIM][TF2N],其 a 与 b 分别为 1822.29 与-1.06,测试中拟合值为 0.999,再以[EMIM][TF2N]为例，a与 b 分别 1743.68 与-0.94,测试中拟合值为 0.998.可判断离子液体密度受温度影响较为明显。综合来看，以电解质的形式存在，离子液体本身在导电能力方面具有较为明显的优势，在电分析化学中的应用可发挥较好的效果。除此之外，电化学行为分析中往往也从金属化合物方面着手，可判断当基团在离子液体中表现不同时，其可能使电极反应受到的影响也极为不同[4].
3 电化学传感器中离子液体的运用研究
现行电化学传感器中离子液体的应用多集中在离子液体凝胶、纳米材料等方面。以离子液体凝胶为例，其在优势上表现为具有较高的导电性、较强的稳定性以及较好的生物相容性。所以依托于这些优势可进行电化学传感器的制备，该类电化学传感器对于电活性物质研究可进行深入研究。同时，将离子液体引入后，其也可进行纳米复合材料的制定，其对于电极性能以及表面结构的改善都可起到突出的作用，尤其在研究过程中，可使研究对象电流响应信号得以增强，且传感器分析性能也由此得到提升。除此之外，现行电化学传感器在制作中往往也选择离子液体为主，以Ce O2-SENTS-[BMIM][PF6]为例，其可有效完成 DNA 灵敏度的测试，可用性极强。再如，[BMIM][BF4]中，对肌红蛋白进行测试，发现其能够满足电化学要求，假定 PBS 溶液为 0.1M,此时对肌红蛋白氧化还原峰进行观察，离子液体能够使电极与肌红蛋白进行电子传递，这种传递速率可保持为（3.58±0.12）s-1.且在检测 H2O2 线性范围中，修饰电极也可取得明显效果，能够保持在 3.90×10-6M 与 2.59×10-4M 之间，并以 7.33×10-7M 作为检出限，充分说明修饰电极精密度较高。因此，电化学感应器中，将离子液体引入，使整个应用范围都得到拓宽[6].
4 亲水性与疏水性离子液体的应用
在碳糊电极方面，传统粘合剂的应用主要以石蜡为主。区别于石蜡，离子液体在碳糊电极制备中，其本身可作为粘合剂，对于修饰碳糊电极的制备可起到一定的作用。以亲水性离子液体为例，在应用过程中可完全融合其他修饰剂、液体石蜡等，在此基础上进行 IL-CPE 的制备。关于 IL-CPE制备研究，很多学者在分析中往往从氨基酚以及芦丁等方面着手，判断二者电化学行为，或者通过判断 Hb 与 Mb 电子转移情况，以及 NaNO2与 H2O2等受这些电子转移的影响，最终都可发现 IL-CPE 比较 TCPE 优势更为明显，如灵敏度较高、可逆性较强等。但需注意的是尽管 IL-CPE 应用下使离子液体能够应用到更多的领域内，然而却有大背景电流存在的可能，要求在应用中尤为注意。
同时，碳糊电极中也可采用疏水性离子液体进行制备，如常见的吡啶类、咪唑类，都为疏水性离子液体的典型代表。如其中吡啶类 CILE,研究中可发现亚硝酸盐、H2O2、O2等所受到的电催化行为较为明显，且当 Pd 纳米粒子阵列存在于吡啶类离子液体中时，可发现电催化对于 AA、DA 以及 H2O2等的影响较为明显。假定在基体电极为 CILE 时，可进行修饰电极的制备如 Mb/CILE 等，这样 Mb 以及 GOx等都可进行电化学，或直接进行 Mb/CILE 的制备，能够得到 Mb 对 TCA或 H2O2电催化活性结果。由此课件，吡啶类离子液体可使背景电流过大等问题得以解决，且其电极重现性、灵敏度等优势都较为明显，需完善之处主要体现在电极稳定性层面。另外，在咪唑类离子液体方面，若将其他物质融入该类液体中，可起到的作用主要表现在生物相容性界面将被提供，使电极表面的的蛋白质生物活性得以维持[5].
5 结 论
离子液体作为现代新型溶剂材料，将其应用于电分析化学中可起到突出的作用。实际运用中应注意正确认识离子液体的基本内涵，立足于当前离子液体的应用现状，充分将其的粘合作用以及修饰作用等发挥出来。同时，对于电分析化学中离子液体的运用仍存在较多限制性因素，要求在未来理论与实践研究进一步完善，这样才可使离子液体作用得到最大程度发挥。
参考文献
[1] 上官小东， 汤宏胜， 刘锐晓， 等。 离子液体及其在电分析化学中的应用[J]. 分析化学， 2010（10）：1510-1516.
[2] 吕雪。 室温离子液体基金？银纳米流体的制备及其在电分析化学中的应用[D]. 淮北师范大学， 2014.
[3] 高飞。 离子液体及其在电分析化学中的应用[J]. 化学工程与装备， 2015（11）： 173-175.
[4] 张凤媛。 石墨烯基复合物修饰电极的制备及其在电分析化学中的应用[D]. 兰州大学， 2012.
[5] 朱作艺。 新型功能化碳纳米管修饰电极的制备及其在药物分析中的应用[D]. 浙江大学， 2014.
[6] 刘洁。 室温离子液体基铂？金纳米流体用于生物小分子电化学测定的研究[D]. 淮北师范大学， 2015.
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