本發(fā)明涉及二氧化硅納米腔陣列電極作為離子通道的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，液/液界面微電極取得了很大的發(fā)展，它有增加傳輸通量，降低未補(bǔ)償溶液電阻的特性，如拉制的玻璃微管、在聚合物膜上用激光鉆孔形成的微洞、微孔。

著名的電分析化學(xué)家bard等結(jié)合掃描隧道顯微鏡(scanningtunnelmicroscope,stm)和超微電極發(fā)展起來(lái)了一種新的電化學(xué)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)—掃描電化學(xué)顯微鏡(scanningelectrochemicalmicroscopy，secm)。它具有高的化學(xué)靈敏性和空間分辨率，不但可以研究探頭和基底之間溶液層中的均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，還可以探究探頭、基底上的異相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，分辨電極表面微區(qū)的電化學(xué)不均勻性，對(duì)材料進(jìn)行微加工。secm研究液/液界面過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)：

1、可以克服液/液界面間的ir降

2、可以區(qū)分電子轉(zhuǎn)移（et）和離子轉(zhuǎn)移（it）

3、充電電流較小

4、電位窗較寬過(guò)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是利用二氧化硅納米腔陣列電極作為離子通道，可用于檢測(cè)液/液界面的離子轉(zhuǎn)移。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

二氧化硅納米腔陣列電極作為離子通道的應(yīng)用。

優(yōu)選地，所述二氧化硅納米腔陣列電極由ito導(dǎo)電玻璃以及孔道垂直于ito導(dǎo)電玻璃表面的二氧化硅納米腔陣列組成。

優(yōu)選地，二氧化硅納米腔陣列電極作為離子通道在檢測(cè)液/液界面離子轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用。

優(yōu)選地，所述離子通道為鉀離子和/或鈉離子的離子通道。所述離子通道為受ph控制的離子通道。

與現(xiàn)有液/液界面微電極相比，本發(fā)明中的介孔二氧化硅納米腔陣列電極是一種新型的液/液界面電極，除了具有現(xiàn)有液/液界面微電極的優(yōu)點(diǎn)外，其制作方法簡(jiǎn)單、便宜，實(shí)驗(yàn)中所需要的液體體積更小，材料的生物相容性更好，并且能夠利用其表面的電荷特性對(duì)電荷轉(zhuǎn)移進(jìn)行調(diào)控，能更好的模擬生物膜上的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程。

本發(fā)明利用sio2納米腔陣列電極模擬生物膜離子通道，在不同ph值條件下，介孔sio2表面荷電性質(zhì)的差異調(diào)控離子在限域環(huán)境中的轉(zhuǎn)移。運(yùn)用sio2納米腔陣列電極作為離子通道，能更好的研究離子轉(zhuǎn)移的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，有助于更好地認(rèn)識(shí)液/液界面離子轉(zhuǎn)移機(jī)理，認(rèn)識(shí)生命過(guò)程中鉀離子和鈉離子膜轉(zhuǎn)移機(jī)理，對(duì)揭示生命奧秘具有重要的意義。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為0.5mkcl在sio2納米腔陣列電極中液/液界面的k⁺轉(zhuǎn)移循環(huán)伏安圖。

圖2為0.5mnacl在sio2納米腔陣列電極中液/液界面的na⁺轉(zhuǎn)移循環(huán)伏安圖。

圖3為離子強(qiáng)度對(duì)k⁺轉(zhuǎn)移的secm反饋曲線，水相溶液的離子強(qiáng)度變化分別從0.1～0.5m，ph為6.0，有機(jī)相中18-冠-6-醚（db18c6）的濃度是1mm，掃速為50mv/s。

圖4為離子強(qiáng)度對(duì)na⁺轉(zhuǎn)移的secm反饋曲線，水相溶液的離子強(qiáng)度變化分別從0.1～0.5m，ph為6.0，有機(jī)相中db18c6的濃度是1mm，掃速為50mv/s。

圖5為ph對(duì)k⁺轉(zhuǎn)移的secm反饋曲線，水相溶液ph從上到下分別是6.0，5.0，3.5，3.0，2.0，離子強(qiáng)度為0.5m，有機(jī)相中db18c6的濃度是1mm，掃速為50mv/s。

圖6為ph對(duì)na⁺轉(zhuǎn)移的secm反饋曲線，水相溶液ph從上到下分別是6.0，5.0，3.5，3.0，1.9，離子強(qiáng)度為0.5m，有機(jī)相中db18c6的濃度是1mm，掃速為50mv/s。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的水均為二次蒸餾水（簡(jiǎn)稱二次水），實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)均在室溫(20±2)℃下進(jìn)行。

（1）、本實(shí)施例所使用的儀器與試劑

a、微米管的制備

以玻璃毛細(xì)管(o.d.=2.0mm,i.d.=1.16mm,l=10cm)為原料，使用微電極拉制儀拉制。適當(dāng)控制拉制儀的參數(shù)，拉出管口較平且針尖半徑為幾到幾十微米的玻璃管。針尖的半徑與管壁的厚度用光學(xué)顯微鏡估算，使用微量進(jìn)樣器從玻璃管尾部注入水相溶液。

b、微管支撐的電極的制備

用微量進(jìn)樣器從微米管尾端注入氯化鉀或者氯化鈉液體，在實(shí)驗(yàn)之前，用電子顯微鏡觀察探針的針尖，檢查里面是否有氣泡。

c、循環(huán)伏安法（cv）的檢測(cè)

該實(shí)驗(yàn)使用三電極系統(tǒng)，以表面覆蓋著氯化四苯硼銀（agtpbcl）的銀絲作為參比電極，pt絲作為對(duì)電極，微管支撐的電極為工作電極，參比電極和對(duì)電極均插入油相。在電化學(xué)工作站chi900上完成實(shí)驗(yàn)。

d、掃描電化學(xué)顯微鏡（secm）的檢測(cè)

該實(shí)驗(yàn)使用三電極系統(tǒng)，表面覆蓋著agtpbcl的銀絲電極作為參比電極，pt絲作為對(duì)電極，微管支撐的電極為工作電極，參比電極和對(duì)電極均插入油相。在電化學(xué)工作站chi900上完成實(shí)驗(yàn)。

e、sio2納米腔陣列電極的制備

采用stober-solution生長(zhǎng)法在ito導(dǎo)電玻璃上制備具有垂直有序孔道的sio2納米腔陣列電極：將ito導(dǎo)電玻璃用飽和naoh浸泡過(guò)夜，再依次用水，丙酮，水，乙醇，水各超聲15min清洗，氮?dú)獯蹈?。再放入前?qū)液（0.16g十六烷基三甲基溴化銨（ctab）+70mlh2o+30ml乙醇+10μl氨水+80μl正硅酸四乙酯（teos））中，于60℃反應(yīng)24h，沖洗、干燥之后于100℃過(guò)夜。最后用0.1m的鹽酸乙醇溶液去除sio2納米腔陣列孔中的模板ctab。

f、液/液界面的離子轉(zhuǎn)移

將制備好的sio2納米腔陣列電極固定在電解池上；先加入水相，用循環(huán)伏安法表征，直到水相注入sio2納米腔陣列孔道中，再棄去電解池中的水相，將sio2納米腔陣列電極輕輕吹干，之后加入有機(jī)相，使sio2納米腔陣列的上端恰好處于兩互不相溶的水油界面處，構(gòu)筑離子通道；用三電極系統(tǒng)，以表面覆蓋著agtpbcl的銀絲作為參比電極，pt絲作為對(duì)電極，微管支撐的電極為工作電極。在電化學(xué)工作站chi900上完成循環(huán)伏安曲線和反饋曲線的掃描，電勢(shì)掃描范圍為1.4v到0.4v。

圖1、圖2分別為0.5mkcl和0.3mnacl在sio2納米腔陣列電極中液/液界面的離子轉(zhuǎn)移cv圖。從圖中可以看出，離子從水相中以線性擴(kuò)散的方式進(jìn)入有機(jī)相，電流響應(yīng)為負(fù)，有電流峰出現(xiàn)，之后又從有機(jī)相以球形擴(kuò)散的方式回到水相，電流為正，顯示為平帶電流。擴(kuò)散的不對(duì)稱性導(dǎo)致cv圖的不對(duì)稱。

圖3、圖4為sio2納米腔陣列電極中液/液界面的離子強(qiáng)度對(duì)離子轉(zhuǎn)移的反饋曲線圖。離子在通道中的整體擴(kuò)散速率隨受限擴(kuò)散區(qū)域的變化而變化。從圖中可以看出，當(dāng)離子強(qiáng)度從0.1m增加到0.5m時(shí)，離子轉(zhuǎn)移越來(lái)越明顯。

圖5、圖6為ph對(duì)鈉離子和鉀離子的離子轉(zhuǎn)移的反饋曲線圖。從圖中可以看出，孔道的表面電荷特性受ph影響很大。ph越大，孔道表面的硅羥基去質(zhì)子化程度越大，即表面的負(fù)電荷密度就越大，離子與孔道表面的靜電吸引作用就越大，相反，當(dāng)ph越小，孔道表面的硅羥基去質(zhì)子化程度越小，即表面的負(fù)電荷密度就越小，所以，離子與孔道表面的靜電吸引作用就越小。漸進(jìn)曲線得到的結(jié)果與理論一致。因此，我們可以通過(guò)改變?nèi)芤旱膒h達(dá)到調(diào)節(jié)離子轉(zhuǎn)移的目的。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。