阴离子在葫芦[6]脲阳离子复合物电极吸附过程中的作用机制研究

本研究针对表面活性阴离子与葫芦[6]脲（CB6）阳离子复合物在电极界面的协同吸附机制展开探索。通过电化学方法揭示了K+*CB6复合物与NO3?阴离子在正电荷电极表面形成双层吸附结构的现象，阐明了溶液组分浓度和电位保持时间对吸附层形成的影响，为开发新型电化学传感器提供了理论依据。

　　

在电化学界面科学领域，阴离子与阳离子复合物的协同吸附行为一直是研究者关注的焦点。传统的电化学双电层（Electrical Double Layer, EDL）理论认为，表面活性阴离子如NO₃^?能够穿透EDL的致密层，但其与超分子阳离子复合物的相互作用机制尚不明确。葫芦[6]脲（Cucurbit[6]uril, CB6）作为新兴的"分子容器"，其独特的疏水空腔和亲水门户结构使其能够与K⁺形成稳定复合物（K⁺*CB6），这为研究界面吸附行为提供了理想模型。

为解决这一科学问题，研究人员以汞电极为工作电极，采用差分电容测量技术，系统研究了0.1 M KNO₃溶液中CB6复合物的吸附行为。通过比较KCl、KNO₃和K₂SO₄三种电解质体系，发现NO₃^?阴离子在正电位区域（E = -0.72 V）表现出独特的协同吸附效应。研究首次证实了K⁺*CB6复合阳离子与NO₃^?阴离子可在电极表面形成稳定的双层吸附结构，这一发现发表在《Journal of Electroanalytical Chemistry》上。

关键技术包括：差分电容法（频率370 Hz）测定电极/溶液界面行为；汞滴电极（0.018 cm²）表面吸附动力学分析；通过吸附参数（φ_m、a、Γ_m）定量表征吸附层特性。

【实验结果】

1. 吸附层形成机制：在负电位区域（E < -0.72 V），K⁺*CB6形成致密双层吸附（Γ_m = 2×10^-10 mol/cm²）；正电位区域出现NO₃^?特异性吸附，导致电容值显著升高。

2. 浓度依赖性：KNO₃浓度变化影响吸附层组成，低浓度时以K⁺*CB6吸附为主，高浓度时NO₃^?参与形成混合吸附层。

3. 时间效应：电极电位保持时间延长会促进NO₃^?的吸附重组，使吸附层结构更趋稳定。

【结论与意义】
该研究揭示了表面活性阴离子与超分子阳离子复合物在电极界面的协同吸附规律。NO₃^?通过离子对形式将K⁺*CB6复合物锚定在电极表面，这种机制不仅丰富了EDL理论，还为设计基于CB6的电化学传感器提供了新思路。E.V. Stenina和L.N. Sviridova的研究表明，多电荷阳离子与其他结构阴离子的组合可能产生更丰富的界面行为，这为后续研究指明了方向。