《石英晶體微天平Q》PPT課件

《《石英晶體微天平Q》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、石英晶體微天平——QCM小組成員：王卓然馬濤李妍尚維QCM的應(yīng)用范圍用于測定表面物質(zhì)的重量和粘彈信息，主要應(yīng)用于的領(lǐng)域：生物醫(yī)學(xué)材料科學(xué)高分子物質(zhì)表面化學(xué)研究1.基本原理2.結(jié)構(gòu)與特性3.應(yīng)用4.前景與展望石英晶體quartzcrystal石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)的方向性石英晶體電極諧振器與振蕩器頻率變化與質(zhì)量變化QCM在液相測量中的應(yīng)用應(yīng)用于檢測流動細胞QCM結(jié)構(gòu)及特性QCM主要由石英諧振器（探頭）、振蕩器、信號檢測和數(shù)據(jù)處理等部分組成。QCM結(jié)構(gòu)及特性QCM結(jié)構(gòu)及特性石英晶體振蕩器一般由外殼、晶片、支架、電極板、引線等組成。外殼材料有金屬、

2、玻璃、膠木、塑料等，外形有圓柱形、管形、長方形、正方形等多種.能否有效的驅(qū)動石英諧振器在諧振頻率下振蕩，獲得穩(wěn)定的頻率信號，關(guān)鍵在振蕩器的性能。QCM結(jié)構(gòu)及特性晶片是從一塊晶體上按一定的方位角切下的薄片，可以是圓形或正方形，矩形等。按切割晶片的方位不同，可將晶片分為AT、BT、CT、DT、X、Y等多種切型。不同切型的晶片其特性也不盡相同，尤其是頻率溫度特性相差較大。QCM結(jié)構(gòu)及特性石英諧振器是傳感器的接受器和轉(zhuǎn)換器，由AT切石英晶體片經(jīng)真空沉積或蒸鍍等方式在晶片上下表面修飾兩個平行的金屬電極構(gòu)成的一種諧振式傳感器。常用金屬有Au、Ag、Pt、Ni、Pd。QCM結(jié)構(gòu)及特性為提高選擇接

3、受功能，常在電極表面修飾具有特異選擇識別功能的模材料。應(yīng)用時根據(jù)具體研究體系設(shè)計結(jié)構(gòu)和組合方式.QCM結(jié)構(gòu)及特性由于石英晶體微天平稱量靈敏度是一條鐘罩形的曲線，這給準確地進行稱量帶來了困難。所以，樣品必須均勻地涂布在電極表面，才能獲得重復(fù)性、再現(xiàn)性好的測量結(jié)果。要得到均勻涂布的樣品，制樣方法以真空鍍膜為最好，其次是噴霧和電鍍。其它方法(例如：用棉花簽涂抹、用注射器等)都難以達到均勻的目的。QCM結(jié)構(gòu)及特性QCM檢測系統(tǒng)具有如下顯著特點:(1)實時性能夠?qū)ι锎蠓肿拥姆磻?yīng)動力過程進行監(jiān)測,系統(tǒng)每秒都可以收集數(shù)個數(shù)據(jù)點當發(fā)生變化時可直接觀測,除了分子吸附，QCM提供結(jié)構(gòu)信息。(2)高效

4、性一般完成一個基本的測試用時在15min以內(nèi)。(3)簡便性生物分子無需標記,設(shè)備簡單;成本低,電極可以再生和反復(fù)使用.任何表面都可以被涂上一個同質(zhì)層（少于5μm）例如：金屬、陶瓷、聚合體、化學(xué)改進表面等.石英晶體微天平之應(yīng)用應(yīng)用有機化學(xué)電化學(xué)領(lǐng)域QCM分析化學(xué)領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)www.themegallery.comCompanyLogo應(yīng)用于電化學(xué)金電極上單分子層氧的吸附機理研究1氧化還原過程離子和溶劑在聚合物膜中的傳輸2高分子膜及金屬電沉積3溶解動力學(xué)研究4www.themegallery.comCompanyLogo金電極上單分子層氧的吸附機理研究—循環(huán)伏安法www.themega

5、llery.comCompanyLogo從CV圖可以看出,向正電位方向掃描時,金電極在0.9～1.1V處出現(xiàn)一個氧化峰,標志著氧化態(tài)金的形成,一般認為是形成了二價的AuO返掃時,在0.5V出現(xiàn)一個還原峰,標志著氧化態(tài)金被還原從相應(yīng)的頻率-電位圖來看,當電位從0掃向0.8V時,頻率下降表示電極上質(zhì)量增加相應(yīng)的CV圖上這一電位段卻非常平坦,基本上看不出電流響應(yīng),沒有氧化峰出現(xiàn),通過分析這段的質(zhì)量增加可歸因于溶液中陰離子的吸附金電極上單分子層氧的吸附機理研究圖Au晶振電極在pH=6.1的磷酸緩沖液中掃描的CV圖和EQCM頻率響應(yīng)圖www.themegallery.comCompanyLo

6、go金電極上單分子層氧的吸附機理研究當電位超過0.9V時,頻率下降的幅度增加,一直持續(xù)到1.3V,對應(yīng)著氧化態(tài)金的形成根據(jù)文獻,金的氧化過程為:AuA·xH2O+Au—AuA·AuOH(1-γ)-·(x–1)H2O+H++γe-AuOH—AuO+H++e-式中A代表吸附于電極表面的酸根陰離子,這個過程幾乎不應(yīng)有大的質(zhì)量變化,但由于AuO在電場作用下會發(fā)生金-氧原子的位置交換反應(yīng),即Au-O—O-AuO-Au+H2Oaq—O-Au(H2O)ads氧原子向金屬內(nèi)部嵌入,而交換到表面的金原子又可再吸附到水分子,所以△m可能是由此引起的，在返掃過程中,當電位低于0.5V,出現(xiàn)大幅度質(zhì)量下降

7、,對應(yīng)著氧化態(tài)金被還原。圖Au晶振電極在pH=6.1的磷酸緩沖液中掃描的CV圖和EQCM頻率響應(yīng)圖www.themegallery.comCompanyLogo應(yīng)用于電化學(xué)金電極上單分子層氧的吸附機理研究1氧化還原過程離子和溶劑在聚合物膜中的傳輸2高分子膜及金屬電沉積和膜的生長3溶解動力學(xué)研究4www.themegallery.comCompanyLogo溶劑中離子在聚合物膜中的傳輸舉例：用微量注射器吸取PFDMS的THF溶液(2mg／2mL)4μL，滴加在石英振蕩片