۱) روش های اصلاح الکترود
برای اصلاح سطح الکترود ابتدا لازم است تا سطح الکترود از نظر فیزیکی فعال شود که شامل پولیش دادن، فعال سازی حرارتی، فعال سازی با لیزر، فعال سازی با امواج صوتی- رادیویی و فعال سازی با حلال می باشد. سپس باید سطح الکترود از نظر شیمیایی اصلاح شود که شامل نانوساختارها، تک لایه های خود انباشته، در پوشش قرار دادن سل-ژل گونه های واکنش پذیر و پلیمرها می باشد.
۲) فعال سازی سطح الکترود وانواع آن
به اصلاح سطح الکترود با انجام پیش تیمارهای مختلف (Pretreatment) که سبب افزایش فعالیت الکتروشیمیایی سطح الکترود می شود، در اصطلاح فعال سازی سطح الکترود گفته می شود.
۲-۱ پولیش دادن
ساده ترین راه فعالسازی سطح الکترودهای کربنی است که در آن سطح الکترود را با استفاده از موادی مانند ذرات ریزآلومینا و یا ذرات الماس تمیز می کنند، نتیجه این کار حذف آلودگی ها از سطح الکترود است که در اثر پولیش مناسب، یک سطح صاف وآینه ای حاصل می شود، این کار موجب افزایش تکرارپذیری الکترود در طی واکنش های اکسایش-کاهش می گردد.
۲-۲ فعال سازی حرارتی
فعال سازی حرارتی معمولا تحت خلأ انجام می گیرد. برای انجام فعال سازی حرارتی معمولا الکترود کربن شیشه ای در داخل یک تیوب کوچک قرار می گیرد و با تابش حرارتی یک ترموکوپل در داخل محفظه ای فشار هوا درآن کمتر از۶-۱۰×۲ تور می باشد، فعال سازی انجام می شود. در اثر فعال سازی حرارتی تنها سطح الکترود از آلودگی ها پاک می شود.
۲-۳ فعال سازی لیزری
اعمال پالس لیزری با زمان کوتاه (ns10) و با شدت بالا می تواند سرعت انتقال ناهمگن الکترون را برای
الکترود کربن شیشه ای افزایش دهد. اعمال پالس های لیزری با زمان کوتاه به عنوان یک روش سریع و
تکرار پذیر برای پاک کردن و فعالسازی سطح الکترود بکار می رود.
۲-۴ فعال سازی با امواج صوتی- رادیویی
این امواج با تأمین انرژی مازاد سیستم ردوکس و یا زدودن آلودگی های سطح موجب افزایش سطح الکترود می شوند و یا در برخی از واکنشها مانند اندازه گیری بعضی از فلزات، باعث کاهش یا حذف مزاحمت ها می شوند.
۲-۵ فعال سازی با حلال
برخی بررسی ها نشان می دهد بعضی از حلال ها مانند پیریدین، ایزوپروپیل الکل، استونیتریل وسیکلو هگزان می توانند با پاک کردن سطح الکترود از آلودگی ها موجب افزایش سرعت انتقال الکترون شوند.
۳) الکترودهای اصلاح شدۀ شیمیایی
الکترودهای اصلاح شدۀ شیمیایی، نگرش جدیدی به سیستم های الکترودی است. این الکترودها به قرار دادن یک معرف در روی سطح با هدف استفاده از رفتار آن معرف در سطح اصلاح شده مربوط می شوند. بنابراین، اینچنین تعویض عمدی سطوح الکترودی، می تواند بسیاری از مشکلات الکتروشیمی تجزیه ای را از بین ببرد و پایه ای را برای کاربردهای جدید تجزیه ای و وسایل حسی مختلف فراهم سازد.
به طرق مختلف الکترودهای اصلاح شده می توانند کاربردهای مفید تجزیه ای داشته باشند. از آن جمله، شتاب دهی واکنشهای انتقال الکترون، تجمع ترجیحی و یا تراوایی انتخابی غشا می باشند. چنین مراحلی می توانند برگزیدگی و حساسیت بالا پایداری در ابزارهای الکتروشیمیایی را به وجود آورند.
۴) انواع روش های شیمیایی اصلاح سطح الکترودها
۴-۱ ) اصلاح الکترود توسط ترکیبات نانوساختار
در چند سال اخیر، مواد نانوساختار با ترکیبات شیمیایی متفاوت مانند نانولوله های کربنی و نانوذرات در شیمی تجزیه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از کاربردهای مهم این ترکیبات، بویژه نانولوله های کربنی، اصلاح سطح الکترودها و بکارگیری آنها در اندازه گیری های الکتروشیمیایی می باشد.
۴-۲) اصلاح الکترودها توسط تک لایه های خود انباشته
تک لایه هایی از n-تیول ها (X(CH2)n SH)با n>10 ) که بطور خودبخودی روی سطح طلا جذب می شوند، مبتنی بر برهمکنش قوی بین طلا وگوگرد، بویژه برای کنترل وادارۀ واکنش پذیری در سطح مشترک
الکترود ومحلول بسیار مناسب است.این چنین تک لایه هایی معمولا از از شناورسازی الکترود طلا به مدت یک شب در محلول های اتانولی دارای غلظت های میلی مولار از الکان تیول ها بوجود می آیند.
در تشکیل تک لایه، شکستن پیوند S-H، نقش کلیدی را دارد:
RSH + Au ↔ RS-Au + e + H+
نیروهای واندروالسی بین گروههای متیل، به تک لایه جهت می بخشند. بنابراین، چنین فرایند خود- انباشتگی، نتیجۀ تک لایه های پایدار و خوب سازمان یافته است که در جریان آن، دنباله های هیدروکربنی به موازات یکدیگر و با زاویۀ انحرافی در حدود ۳۰درجه نسبت به خط عمود بر سطح در کنار هم بسته بندی می شوند (شکل ۱)، لایه های نازک و غیر متخلخل قرار گرفته در نزدیکی هم (با پوشش سطحی حدود ۹-۱۰×۹ مول بر سانتیمتر مربع )، مانع از انتقال گونه ها به رویۀ طلای قرار گرفته در زیر لایۀ نازک می شوند. نحوه قرار گرفتن وآرایش مولکول ها، تابع عواملی نظیر طول زنجیر ، طبیعت گروه انتهایی، طبیعت حلال، زمان شناور سازی وساختر سطح بستر است. ساختارهای با بی نظمی فزاینده ، با چگالی استقرارو پوشش سطحی پایین، در جریان کاهش طول زنجیر(n>10) مشاهده می شود. این نوع ودیگر انواع بی نظمی ها و نقایص ساختاری (مانند وجود سوراخ های ریز) غالباً به افت کارائی منجر می شود. تک لایه های خود انباشتۀ تشکیل شده از مخلوط آلکان تیول ها، می تواند تغییرات مرتبط با ترکیب و نقشه را در معماری لایۀ نازک بوجود آورند.
تشکیل تک لایه های ارگانوسولفوری خود- انباشته (SAMs)، توجه زیادی را بدلیل کاربردهای بالقوه علمی و با ارزش از لحاظ فناوری به خود جلب کرده است.
۴-۳) اصلاح سطح الکترودها توسط روش سل- ژل
مسیر جدید وجالب دیگری برای بازسازی سطوح الکترودی، شامل در پوشش قرار دادن گونه های سل- ژل است. این چنین لایه های نازک سرامیکی، با هیدرولیز یک پیش برندۀ الکوکسیدی، نظیر Si(OCH3)4 ، تحت تراکم اسیدی یا بازی و به دنبال آن متراکم سازی پلیمری مونومر هیدروکسیله شده برای تشکیل یک شبکۀ متخلخل از درون بهم پیوستۀ سه بعدی، تهیه می شوند. مادۀ شیشه مانند متخلخل بدست آمده، می تواند بطور فیزیکی اصلاحگر دلخواه رادر خود نگه دارد و اجازه دهد که مواد آزمایشی منتشر شونده به درون چنین بافتی، با اصلاحگر وارد واکنش شوند. علیرغم تمایل آنها به تله اندازی اصلاحگر، فرایند های سل- ژل،
تنظیم پذیری ویژگی های فیزیکی (مانند تخلخل)، پایداری حرارتی و سختی مکانیکی را به میان می آورند. الکترودهای مرکب حاصل از فرآیند سل- ژل، با پراکنده سازی پودرهای ذغال یا طلا در مخلوط سل- ژل اولیه نیز تهیه شده اند.
۴-۴) اصلاح الکترودها توسط مواد پلیمری
یکی از راههای عمومی برای وارد کردن یک اصلاح کننده در سطح، پوشش دادن آن با یک فیلم پلیمری
مناسب می باشد. الکترودهای اصلاح شدۀ پلیمری اغلب از نشاندن پلیمر حل شده در محلول در روی سطح و سپس تبخیر حلال و یا از طریق الکتروپلیمریزاسیون در حضور مونومر حل شده، حاصل می شوند. این روش کنترل دقیق ضخامت فیلم (واغلب شکل سطحی) را ممکن ساخته و به ویژه درارتباط با سطوح حسگرهای ظریف شده مناسب می باشد. ساختمان تعدادی از پوشاننده های پلیمری محلول در شکل۲، نشان داده شده است. برای مثال نافیون داوپن که یک مبادله کنندۀ کاتیونی سلفوناتۀ پرفلوئورینه است، بطور گسترده بعنوان یک اصلاحگر الکترود بدلیل نفوذپذیری انتخابی جالب، خاصیت تعویض یون و خواص ضد آلودگی سطح الکترود، به کار می رود.
اصلاح الکترودها توسط پلیمرها به روشهای مختلفی انجام می شود که شامل:
Dip coating -: قرار دادن الکترود در محلولی از پلیمر، سپس خشک کردن حلال آن.
Spin coating -: قرار دادن چند قطره از پلیمر روی الکترود و چرخاندن آن با یک سرعت ثابت.
Solvent Evaporation -: قرار دادن چند قطره از محلول پلیمری برروی الکترود و تبخیر حلال آن.
Radio Frequency polymerization -: الکترود در محلولی از منومر قرار گرفته با اعمال پتانسیل به الکترود، پلیمر بر روی سطح مورد نظر تشکیل می شود.
Cross Liking -: به کوپلیمریزه کردن منومرهای دو یا چند عاملی اطلاق می گردد این عمل می تواند بصورت شیمیایی، الکتروشیمیایی، فوتولیتیکی، رادیویی و یا حرارتی انجام گیرد. این عمل به منظور افزایش پایداری، نفوذ پذیری یا تغییر در خواص انتقال الکترونی الکترود انجام می گیرد.