自从上世纪80年代,亚微米电极和纳米电极被引入电化学科学领域后,用其进行电化学现象研究就逐渐成为该领域的热门课题。纳米电极极小的几何尺寸、高传质速率和其他的一些特性使其在很多领域都有很好的应用,例如单分子检测、单细胞分析,快速电子传递反应常数的测量,微环境神经递质的检测和扫描探针的研究。除此之外,纳米电极的电化学行为和传统的微电极伏安理论有所偏差,因此可以将其应用于纳米空间的固/液相界面的结构研究。例如,Morris等人发现宽度小于10nm的带状电极的稳态极限电流比使用微电极的稳态伏安理论预测的极限扩散电流小了一个数量级；纳米电极在有和无支持电解质时的稳态循环伏安响应和微电极的稳态伏安响应也不一样。虽然纳米电极经过近30年的发展和应用取得了较大的进展,但是仍然需要不断努力发展成功率高、结构规则、快速且简单的制备纳米电极的方法,而且该纳米电极的电化学特性和电极的结构形状要有很好的相关性,便于研究纳米电极的性质以及扩宽其应用领域。目前,有各种各样的制备纳米电极的方法,例如玻璃包封法、微管拉制法、电化学或者化学刻蚀法,其中刻蚀法在刻蚀完毕后需要使用光刻胶、聚四氟乙烯、电泳漆或者碳纳米管对电极进行绝缘。但是大部分制备方法都有各自的的优缺点,选择使用哪种制备方法可以根据具体的应用领域去选择。金属Pt和Au也许是最常用的电极材料,常见的方法是使用电化学刻蚀或者激光拉制法,但是其实这些方法都有一个缺点就是很耗费时间,而且制备成本比较高,所以本论文的主要工作是介绍一种成本较低、成功率较高的尺寸可控的纳米电极的制备方法,并使用我们所研制的纳米电极探讨其在电化学的动力学研究领域展开应用的可能性。全文共分为三个部分,具体内容如下：1绪论(第一章)本章中,我们主要系统的介绍了纳米电极的发展历程和在电化学及其相关领域的应用。首先,我们综述了常用来表征纳米电极的大小、形貌以及电化学性质的分析方法,包括电子显微镜、稳态循环伏安法、扫描电化学显微镜和表面吸附法；然后,在介绍了制备纳米电极的各种不同方法的基础上,我们着重介绍了纳米电极在分析化学领域内的各种应用,例如单分子检测、单纳米粒子电化学以及神经递质的检测；最后还对本论文的研究目的、研究意义、创新之处以及主要研究内容进行了阐述。2可控性Au纳米电极的制备(第二章)本章中,我们提出了一种纳米电极制备的新方法,通过该方法可以实现纳米电极尖端尺寸的可控性。首先,我们使用P.2000Laser Puller拉制尖端尺寸可达100nm以下的石英尖端,根据光学显微镜观察石英尖端形貌并优化多种拉制条件,从而得到固定半径的石英尖端用作电极的基底材料。然后,我们采用采用种子催化还原法在石英光纤尖端外壁化学沉积上厚度均匀可控的连续金膜,通过控制化学沉积Au膜的时间,得到不同尺寸的Au纳米尖端用于后续可控性的制备Au纳米电极。最后,将上述得到的Au纳米尖端组装成Au柱状微电极,使用电泳漆溶液对该柱状微电极尖端进行绝缘包封,并根据电极在溶液中的各种电化学研究结果优化电极的绝缘条件,最终制备出半径可控且绝缘层稳定的半球状Au纳米电极。3Au纳米电极的电化学行为研究(第三章)本章中,我们使用SEM和电化学方法对所制备的Au纳米电极的形貌和尺寸进行了表征,并验证了我们制备的Au纳米电极确实实现了尺寸可控。在此基础上,计算出K3IrCl6的扩散系数为9.20±1.17E-6cm2/s,并参考文献计算得到Fe(CN)63-/Fe(CN)63和Ru(NH3)63+/Ru(NH3)62+氧化还原电对在Au纳米电极上的异相电子迁速率常数(k0)的平均值分别为2.14cm/s和1.93cm/s,此结果比Alan小组报道的金纳米电极测定值更大,这些结果均证明我们所研制的Au纳米电极可以在电化学的动力学研究领域展开应用。而且该电极因为材料基底为柔韧性很好的石英,所以可以克服碳纤维纳米电极和其他金属纳米电极因为柔韧性较差的缺点,从而可以在更多的领域展开广泛的研究和应用。