综述：电化学活化在电分析中的“处理”效应而非“预处理”作用

（编辑推荐）本综述聚焦电化学活化（electrochemical activation）对电极表面形态与组成的调控作用，突破传统“预处理”认知框架，系统阐述其在电化学传感器（electrochemical sensors）中的核心价值。通过解析电解质组成与电位施加方法的协同机制，揭示了电极结构重构与电分析性能（如灵敏度、稳定性）的构效关系，为低成本、高效电极改性提供了新视角。

　　

Abstract

电化学活化（electrochemical activation）作为一种仅需电解质和电位施加的电极处理技术，早在电分析（electroanalysis）发展初期便展现出对电极材料表面形态与组成的调控能力。尽管相关表征技术已日趋完善，但其作用机制常被低估，仅被视为常规预处理步骤。本文突破传统认知框架，重点探讨其“处理”（treatment）效应而非“预处理”（pretreatment）功能，系统梳理电化学处理在电化学传感器中的多元化应用。通过阐明电解质成分与电位施加方法（如恒电位/恒电流）对电极性能的影响规律，建立了电极结构动态重构与电分析性能提升的构效关系，为理解电化学活化的本质作用提供了新视角。

Introduction

现代电分析技术（如库仑法coulometry、伏安法voltammetry）的快速发展，始终依赖于工作电极表面与分析物间的高效相互作用。传统电极改性策略（如纳米材料修饰）虽能提升性能，却面临成本高、重现性差等挑战。电化学活化因其操作简便、成本低廉的优势，贯穿电极制备全过程：从预处理阶段的表面清洁（去除氧化物/污染物），到修饰阶段的“电化学激活”（electrochemical activation），甚至在分析阶段的富集/检测过程中持续发挥作用。值得注意的是，电位参数与电解质组成的精准调控（如酸性/碱性介质选择），可定向诱导电极表面原子重排、官能团再生等微观重构，从而显著增强传感器灵敏度（sensitivity）与稳定性（stability）。

The process of electrochemical treatment

与机械抛光、等离子处理等方法相比，电化学处理通过电解质-电极界面反应实现表面重构。以碳基电极为例，阳极氧化可诱导sp²杂化碳向sp³结构转化，同时生成羧基（-COOH）等含氧官能团；而金属电极（如金电极）在循环伏安（CV）处理中会发生晶面重组，暴露出更高活性的晶格位点。关键参数包括：

1. 电位施加方式：恒电位处理可精准控制氧化深度，脉冲电位则利于形成多孔结构；
2. 电解质设计：酸性介质（如H₂SO₄）促进氧吸附，碱性条件（NaOH）更易诱发金属溶解-再沉积。

Electrochemically treated electrodes for electroanalysis

不同材料电极经电化学处理后呈现特异性响应：

• 碳基电极：石墨烯经阴极处理可恢复π-π共轭体系，提升电子转移速率（electron transfer rate）；
• 金属氧化物：氧化铟锡（ITO）电极在+1.5 V活化后，表面氧空位浓度增加，显著降低抗坏血酸（AA）检测限；
• 复合电极：聚苯胺（PANI）修饰电极通过“电化学掺杂”效应，实现葡萄糖分子的特异性识别。

Conclusion and perspectives

电化学处理作为“绿色”电极改性工具，其效果可媲美复杂材料修饰，但需解决两大挑战：

1. 建立电位参数-表面结构-分析性能的定量关系模型；
2. 开发原位表征技术（如原位拉曼）实时监测处理过程。未来或可结合机器学习（machine learning）优化处理方案，推动其在POCT（床旁检测）设备中的应用。