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想建“电化学指纹图谱数据库”，元芳，你怎么看？

flysky97

2012/11/25

电化学综合讨论

想建“电化学指纹图谱数据库”，元芳，你怎么看？

在看电影《胡佛》的时候，看到了这位FBI创使人建立指纹档案的一幕，深有感触……正是因为他的坚持，使指纹在身份识别当中的作用“首屈一指”……

指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。不仅用于刑侦技术对人身份的识别，还广泛用于现代的门禁系统、电子登录等多方面。

与此相类似的，许多化学物质的电化学检测图谱也对物质本身的表征起着非常重要的作用，目前，以循环伏安法的表征用的最为广泛，但是一种电化学仪器也可以对同种物质采用多种方法来表征，这样更能提高其确认度。但是由于物质电化学的作用电压范围非常小（只有正负两三伏大小），使其对于物质识别的功用极大的减弱，但是我想对于物质的识别还是有着非常好的借鉴功能！在测定条件（电解液、所采用电极）基本一致的情况下，物质出现的峰形应该是基本一致的，这和光谱、色谱、质谱等的检测手段是相近似的！但是，确实目前电化学的重复性比较差，检测背景电解液等条件也多种多样，没有免疫辅助的话通常只能做粗查的标准，据我所知，目前还没有相关的数据库建立。

在电化学检测时，一方面自己做实验验证，另一方面初通常会查找相关文献，看被检测物大致会是怎样峰形，如果有相关的数据库的建立，将会极大的推进相关的研究，非常方便广大研究者的科研工作。

电化学检测操作简单、方便，又价格低廉，灵敏、快速且设备成本低，易于携带，适合于多种场合。如现在的血糖检测仪，警用酒精测试仪、电化学甲醛检测仪等，目前已经研究出基于印刷电化学芯片技术的单核苷酸多态性快速、简便检测方法，所以电化学检测应用前景广阔。

推而广之，人类思维活动、植物的“运动”和“思维”，也可表现一种电流的变化，生理学家往往也会通过监测电流的变化来判断其活动，如脑电波、心电图……通常进一步提高电流检测的灵敏度和特异性，相信一定可以得到更多精确的信息……

该数据库的建立可能需要多方的合作，如化学家、生物学家、物理学家、计算机信息专家、统计学家等多学科专家的合作，绝非一人之力可为之。正因为其巨大的应用前景，所以虽然该库的建立有着巨大的挑战性，还是非常值得为其付诸努力的！

另外，许多电化学图谱有着科学的美感——那些曲线的圆滑，或者因为新物质的出现而出现的跳跃的尖锋，或者因为电流缓慢降低而出现的低谷——那样的美，对于一个专心致志的实验者——他静静坐在仪器前，大气都不敢出，要等几分钟甚至十几分钟或者更长的时间，或者必须经历反复优化实验条件，几十上百次的摸索最终盯着屏幕上那彩色的线条终于变得规律起来——那样的美，几乎可以让他兴奋地窒息……

最后，附本实验室铁氰化钾和“瘦肉精”的循环伏安法检测图，后来又补充了一些本网站中列出的一些经典电化学图谱：

元芳——你怎么看？
图：

下面转载一些网友的美图：详见http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20060124/331699/index_2.shtml

“电化学实验”截图集锦

在汞膜电极上通过阳极溶出伏安分析法定量分析自来水中的铜、铅、镉：

汞膜工作电极通过 EChem电化学实验启动套装制备。然后使用线性扫描阳极溶出伏安法分析测定自来水中的Cd，Pb和Cu离子浓度。利用标准附加功能较准响应曲线。

羧酸二茂铁的循环伏安法实验：

羧酸二茂铁(FCA) 在稀溶液中经历可逆的氧化反应。用1.5 mm的碳盘电极（扫描速率0.5 — 50 mV/s，使用 EA160 恒电位仪）和1µm 的碳微电极（100 mV/s，使用 EA162 微电流恒电位仪Picostat）进行循环伏安实验，FCA的循环伏安图显示如上图。
葡萄糖传感器的电化学：

在葡萄糖和葡萄糖氧化酶(GOx)存在时，稀溶液中羧酸二茂铁(FCA)的循环伏安实验。"空白“实验（蓝色）信号显示没有葡萄糖存在时的循环伏安图。

当FCA+中电化学生成 Fe(III) 时，葡萄糖被氧化。在氧化条件下，电极上不断生成FCA+。阳极电流的大小取决于酶和葡萄糖的浓度。

腐蚀的电化学测量：

利用 EA160 恒电位仪对稀媒质中的铜和铁工作电极施加电位扫描。

电极的非腐蚀区、钝化区和活跃腐蚀区都可以在i v E图上确定。Tafel图产生自开始于腐蚀电位的阳极和阴极扫描。从这些图上，可以测定腐蚀电流密度，从而测定在特定媒质中的腐蚀速率。

pH电极校准&能斯特方程：

校准了一个 pH电极（使用两种pH缓冲溶液），并求出了能斯特响应值。通过Chart软件，学生可以获得电位型电极校准背后蕴含的正确理论。

还可以进行多达12种标准的多点校准（利用Chart软件扩展的多点校准功能），以验证能斯特响应在更广的pH范围为内是否保持正确。
经过校准，化学过程的pH值可以连续监测和记录下来，例如，在电位滴定中监测和记录pH值。
用氟离子选择性电极测定牙膏样品中的氟化物含量:

使用多点校准Chart扩展包校准氟离子选择性电极，以测定氟化物浓度在何种范围内时，电极具有能斯特响应。然后，用校准后的电极测定牙膏样品中的氟化物含量，测定结果可以与牙膏生产商所提供的含量作对比。

贝洛索夫–恰鲍廷斯基（Belousov-Zhabotinsky）振荡化学反应：

并非所有的化学反应都遵循简单的动力学，化学振荡反应就是一个极好的示例。以硫磺酸为媒质，使用一定比例的丙二酸、硫酸钠和硝酸铵，经过一系列竞争反应，随着反应平衡的建立，就会出现振荡反应。

反应的振荡以颜色的变化标示，可以持续数小时之久。也可以利用 EA165 pH/mV 放大器，和一个氧化还原电极或溴离子选择性电极（或者两者一起）以电化学的方式监测该振荡反应。振荡的频率和周期变化可以利用Chart软件的“循环变量”（Cycle Variables）扩展功能方便地显示出来。

氨基酸滴定：

应用e-corder记录仪、pH电极、pH计和滴定液滴计数器可以很容易地测定氨基酸的酸基性质。氨基酸离子化基团的pK值可以在pH对加入的碱液体积作的滴定图测得。滴定曲线的形状和不同氨基酸的pK值和氨基酸的分子结构相关。

“咖啡杯”热量计的较准：

用一个简单的加热器来较准泡沫聚苯乙烯咖啡杯热量计。Chart软件设置 e-corder

主机对一个防水电阻器施加一个电压脉冲，该防水电阻器置于热量计中与溶液接触。知道了电压脉冲的周期和电压，就可以计算出加热器所释放的能量。热量计所吸收的热量比例可以用来测定热量计常数，热量计常数将观察到的温度升高转化为反应释放的能量。

反应热：

酸碱反应的中和热采用以下方法计算：NaOH加入到25 mL 0.1 M HCl中所放出能量减去NaOH固体小球加入到25 mL 蒸馏水中所放出的能量（溶解热）。用“咖啡杯”量热计测定反应热。过氧化氢酶的酶动力学:

使用“咖啡杯”量热计通过热量测定研究了导致过氧化氢分解的酶动力学。在上面图片中，温差和最大热传导速率随着过氧化氢初始浓度的降低而较小。培养基浓度对最大反应速率的Michaelis Menten图用来测定过氧化氢酶的酶动力学参数。

电导滴定：

使用 e-corder多通道数据记录仪、电导率微型信号调制器Pod、滴定液滴计数器以及合适的电导电极例如浸入式电导率电极，可以非常方便地进行电导滴定实验。滴定终点以最小电导率信号标示。

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flysky97

第1楼2012/11/25

大力推进电化学发展！
势在必行……

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jflin1000

第2楼2012/11/26

对这个还是了解的比较少，这个用在检测方面有啥可以研究的方向吗？

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〓疯子哥〓

第3楼2012/11/27

flysky如何看待未来电化学的发展？

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flysky97

第4楼2012/11/27

我觉得相当于一本“骏马图”，虽然不能让后来者“按图索骥”，却可以有一定的参考作用吧……
jflin1000(jflin1000) 发表:对这个还是了解的比较少，这个用在检测方面有啥可以研究的方向吗？

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flysky97

第5楼2012/11/27

前一段时间看到了USB电化学分析仪，像U盘那样大小，可以连接掌上电脑来进行检测……

我想，每一项技术都有其优势和劣势，但是电化学方面应该还有很大的潜力可挖掘吧……
〓疯子哥〓(madprodigy) 发表:flysky如何看待未来电化学的发展？

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第6楼2012/12/22

继续努力发贴，世界末日过去了

0

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