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1.4.4 化学修饰电极电催化氧还原
化学修饰电极电催化氧分子还原一直是化学家们瞩目的研究领域，研究最多的催化剂是过渡金属的大环配合物。这种化合物可以为相同配体引入不同的金属离子,并且与生物过程密切相关，被认为是研究催化过程与电子性质关系的一种理想结构。
1964年，Jasinski[31]在Nuatre上发表了第一篇金属酞菁配合物作为染料电池氧阴极催化剂。早期的研究工作主要是通过升华、溶液沉淀和悬胶等方法将金属大环配合物修饰到电极表面，Savy和Jasinski[32]在这方面做了大量的工作。1976年，Anson[33]首次发现过渡金属的大环配合物可以强烈吸附在碳电极表面，金属大环配合物修饰电极电催化氧还原才广泛地开展起来。1977年，Koryta[34]和Yeager[35]分别将血红素、铁酞菁和钴酞菁用吸附方法进行电极修饰，研究其对氧的电催化还原。化学修饰电极可以通过对电极表面微结构的控制实现将氧还原成H2O2或直接还原成H2O。许多金属的卟啉和酞菁化合物，以及衍生物都能将O2还原为H2O2，其电催化活性与其中心金属离子和取代基密切相关[15]。Anson和Collmna[28-30]合作，合成了夹心式金属卟啉，可以在氧的平衡电势附近催化其还原，并提出了其在酸介质中的还原机理。
总之，化学修饰电极对氧的电催化还原一直是化学修饰电极电催化中的研究热点，是推动化学修饰电极发展的重要原动力。
1.5 课题研究的目的、意义和主要内容
化学修饰电极是20世纪70年代中期发展起来的一门新兴的，也是目前研究非常活跃的电化学和电分析化学的领域[35]。近年来，随着纳米科技和生命科学的蓬勃发展，利用各种纳米或者生物材料所制备的修饰电极，如纳米粒子修饰电极、酶修饰电极、DNA修饰电极等，由于其在生物大分子的研究、环境监测，以及电化学传感器的制备等方面的广泛应用，从而已经引起了人们越来越多的关注[35]。其中，利用化学修饰电极研究一些具有电活性中心的配合物的直接电化学行为，如金属酞菁配合物等，也是近年来研究者们特别关注的一个课题。
介孔材料作为纳米材料的一个重要分支，已成为当前普遍关注的一个新的研究热点。介孔材料是一类孔径分布在2-50nm范围内，连续可调的多孔材料，具有比表面积大、孔隙率高、孔径分布窄、孔排列有序的特点[11]。现今，介孔材料由于具有独特的结构和性能，在工业催化、生物材料、及新型材料等方面都有着广泛的用途[12]。近年来，有机/无机复合材料的开发与应用越来越受到人们的青睐，介孔分子筛纳米复合材料也正在成为研究的热点。与微孔沸石相比，介孔分子筛较大的孔径(2-50nm)为在其孔道内填充有机客体物质，丰富分子筛材料的主/客体化学提供了广阔的空间。近年来，很多关于在介孔分子筛孔道内填充和组装半导体、聚合物、金属纳米粒子[7]等客体物质的研究已见诸多报导，由于分子筛的孔道限制作用和规整的介观结构，这些复合材料显示出了特有的性能[20-21]。
金属酞菁(MPc)配合物在催化、半导体、光化学、染料、太阳能电池等方面有着广泛的应用，同时还由于其结构与金属卟啉相似，可作为研究生物体中呼吸系统氧的传递的模型, 四羧酸金属酞菁则是水溶性的酞菁配合物，可在水溶液中起均相催化作用, 因而引起了人们极大的研究兴趣。根据文献综述可知，在酞菁化合物的电催化氧还原方面有待于更深入的基础理论方面的研究，如电催化氧还原的反应动力学过程，对于电催化反应的活性及其顺序，酞菁中心金属离子价态的表征等都有待于做更有开拓性的工作。