8-羥基喹啉作為典型的芳香雜環化合物，分子中含羥基、氮雜環等活性基團，兼具電子給體與受體特性，在電化學體系中表現出典型的氧化與還原行為，其氧化還原電位是表征電化學活性的核心參數，電化學行為則與分子結構、測試體系密切相關。準確測定其氧化還原電位，分析電化學響應規律，可為其在電化學傳感、金屬離子絡合檢測、電催化等領域的應用提供理論依據。氧化還原電位測定多采用循環伏安法、差分脈沖伏安法等電化學測試手段，電化學行為分析需結合測試體系（溶劑、支持電解質、pH）與分子結構變化，明確氧化還原過程的電子轉移機制，以下從測定方法、電位特征、影響因素及電化學行為規律展開系統分析。

8-羥基喹啉氧化還原電位的測定以循環伏安法（CV） 為核心手段，輔以差分脈沖伏安法（DPV）提高測定精度，測試體系的選擇是保證測定準確性的基礎，常規采用三電極體系：工作電極為玻碳電極（經拋光活化處理），參比電極為飽和甘汞電極（SCE），對電極為鉑絲電極；溶劑優先選擇無水乙醇與0.1mol/L高氯酸四丁基銨（TBAP）的混合體系，或磷酸鹽緩沖溶液（水溶液體系），TBAP與磷酸鹽作為支持電解質，可增強體系導電性，消除溶液電阻帶來的電位偏移。在無水乙醇-TBAP體系中，8-羥基喹啉的循環伏安曲線呈現一對不可逆的氧化峰與一組還原峰，氧化過程為主反應，還原過程為副反應；通過CV曲線可確定其氧化峰電位（Eₚₐ）約為1.28V（vs. SCE），還原峰電位（Eₚc）約為-1.45V（vs. SCE），根據能斯特方程計算得其正式氧化還原電位（E⁰）約為0.96V（vs. SCE），該電位值表征了8-羥基喹啉分子失去/得到電子的難易程度，氧化電位較高表明其在常規條件下氧化難度較大，還原電位較低則說明其還原過程需在較高負電位下發生。差分脈沖伏安法因分辨率更高，可有效消除背景電流干擾，測得的氧化峰電位更精準，與CV法測定結果偏差≤±0.02V，是氧化還原電位精準標定的優選方法。

8-羥基喹啉的氧化電化學行為表現為不可逆的單電子轉移過程，氧化反應集中在羥基與苯環的活性位點，分子結構發生特征性變化。在正向掃描電位時，8-羥基喹啉分子首先在羥基的氧原子上發生單電子失去，形成酚氧自由基，該過程對應循環伏安曲線中的氧化峰（1.28V vs. SCE），為速率控制步驟；生成的酚氧自由基不穩定，易發生后續的二聚化、芳構化等副反應，形成聯苯類二聚體，因此氧化過程無對應的還原峰，表現為不可逆電化學行為。該氧化過程的電子轉移數約為1.02（經電化學公式計算），進一步驗證了單電子轉移機制，且氧化峰電流與掃描速率的平方根呈線性關系，表明8-羥基喹啉的氧化過程受擴散控制，分子從溶液相擴散至電極表面完成電子轉移。在水溶液體系中，氧化行為受pH影響顯著：中性弱酸性體系（pH5.0~7.0）中，羥基以分子態存在，氧化峰電位穩定在1.28V左右，峰電流非常大，電化學活性很強；強堿性體系中，羥基去質子化形成酚氧離子，更易失去電子，氧化峰電位負移至1.15 V左右，峰電流略有提升；強酸性體系中，氮雜環質子化抑制羥基的電子轉移，氧化峰電位正移至1.36 V左右，峰電流大幅下降，電化學活性顯著減弱。

8-羥基喹啉的還原電化學行為為多電子轉移的可逆性較差過程，還原反應發生在氮雜環的吡啶環位點，易受質子化作用影響，且還原產物易發生質子化副反應。在反向掃描至負電位時，氮雜環的吡啶環作為電子受體得到電子，首先發生單電子單質子轉移，形成自由基陰離子，該過程對應還原峰（-1.45V vs. SCE）；生成的自由基陰離子不穩定，若體系中存在質子供體（如水溶液中的H⁺），會快速發生質子化，進而得到第二個電子完成二電子還原，形成還原態產物，因此還原過程的電子轉移數約為1.85，接近二電子轉移。由于還原產物易發生質子化、歧化等副反應，循環伏安曲線中還原峰對應的氧化回掃峰不明顯，表現為弱可逆電化學行為；在無質子供體的非水體系（如無水乙醇）中，還原產物的穩定性略有提升，可逆性稍有改善，氧化回掃峰開始顯現。還原峰電位受體系極性影響較大，溶劑極性增大時，氮雜環的電子云密度降低，更易得到電子，還原峰電位輕微負移，峰電流略有提升；而pH對還原行為的影響主要體現在質子供體濃度，酸性體系中H⁺濃度高，還原產物質子化副反應加劇，還原峰電流下降，堿性體系中則無顯著影響。

8-羥基喹啉的電化學行為受測試體系與外界條件的調控顯著，溶劑、支持電解質、pH、掃描速率等因素通過改變分子存在形態、電子轉移環境，影響氧化還原電位與電化學響應強度，這是實現其電化學行為調控的關鍵。溶劑方面，非水體系（無水乙醇、乙腈）更適合氧化還原電位的準確測定，能避免水溶液中質子化、水解等副反應，電化學行為更穩定；水溶液體系則需嚴格控制pH在5.0~7.0，既保證分子態穩定，又能維持適中的質子濃度，減少副反應。支持電解質需選擇惰性電解質（TBAP、磷酸鹽、氯化鉀），避免與8-羥基喹啉發生絡合、氧化還原等反應，電解質濃度控制在0.05~0.1mol/L，既能保證體系導電性，又能避免高濃度電解質導致的分子團聚。掃描速率直接影響電化學響應信號，低掃描速率（50~100mV/s）下，氧化還原峰形對稱，電位測定精準，適合電位標定；高掃描速率（>200mV/s）下，峰電流增大，峰形展寬，適合電化學動力學參數的測定。此外，溫度升高時，分子擴散速率加快，氧化還原峰電流均略有提升，電位無明顯偏移，測試溫度控制在25~30℃常溫區間即可。

8-羥基喹啉與金屬離子形成絡合物后，其電化學行為會發生特征性變化，氧化還原電位出現明顯偏移，這是其用于電化學傳感檢測金屬離子的核心原理。羥基與氮雜環的孤對電子可與Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等金屬離子形成穩定的五元環絡合物，絡合后分子的電子云密度重新分布，羥基的電子給體能力下降，氧化峰電位顯著正移；氮雜環的電子受體能力減弱，還原峰電位顯著負移，且絡合物的電化學穩定性提升，氧化還原峰電流的變化與金屬離子濃度呈線性關系。利用這一特性，可通過氧化還原電位的偏移量與峰電流變化，實現對金屬離子的定量檢測，這也是8-羥基喹啉在電化學傳感領域的重要應用方向。

8-羥基喹啉的氧化還原電位具有明確的特征值，在無水乙醇-TBAP體系中氧化峰電位約1.28V、還原峰電位約-1.45V（vs. SCE），其電化學行為表現為羥基的不可逆單電子氧化與氮雜環的弱可逆二電子還原，均受擴散控制且易發生后續副反應。測試體系的溶劑、pH、支持電解質是影響其電化學行為的核心因素，非水體系適合電位精準測定，水溶液體系需控制中性弱酸性pH，惰性支持電解質保證體系穩定。其電化學行為的特征規律為電化學傳感、金屬離子絡合檢測等應用提供了理論支撐，通過調控測試體系與外界條件，可實現其電化學活性的定向調控，進一步拓展其在電化學領域的應用范圍。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://www.tgios.com.cn/