新型鲁米诺电化学发光增敏机制的研究及应用
发布时间：2020-07-09 16:54
【摘要】：因鲁米诺电化学发光(ECL)具有试剂稳定易得、发光效率高、可在水溶液中进行等诸多优点,所以针对鲁米诺ECL的研究多、应用广。但是鲁米诺ECL在中性条件下发光较弱,这限制了其在一些中性体系下(如:生物活性物质的检测)的应用。为了解决这个问题,如何更好地增强鲁米诺在中性体系中的ECL信号强度一直是ECL领域研究的热点。目前,通过修饰工作电极和通过改变溶液介质来增敏鲁米诺ECL是公认的两种途径。但是电极修饰方法往往复杂耗时,改变溶液介质也常需要引入过多的外加物。针对以上两个问题,本文开发了两种新型增敏ECL的方法,对其增敏机理进行了详细的探讨,并应用于H_2O_2的检测,主要研究内容如下:1.通过将具有非共面结构的四苯乙烯(TPE)分子的溶液滴涂在金电极表面,开发了一种简易省时的用于放大鲁米诺ECL信号的策略。鉴于自组装的TPE聚集体呈现出的固有的多孔结构赋予了它们高比表面积和氧吸附的能力,因此,与裸电极相比,所构建的多孔结构导致鲁米诺在中性水溶液中的ECL信号得以增敏50倍左右。相比之下,两种典型的共平面结构的多环芳烃(PAHs)聚集体,芘和芘,由于它们的类光盘型的分子结构及其在聚集条件下呈现出密集堆积层,只能较弱地增敏鲁米诺的ECL信号。本工作中所提出的ECL体系已成功应用于在0.25～1000 μM线性范围内过氧化氢(H_2O_2)的检测,检测限(S/N = 3)为0.1μM。我们的发现不仅为揭示固有分子结构在聚集构型中的作用提供了启发,而且为非共面结构的分子在分析应用中的使用提供了有吸引力的观点。2.通过向鲁米诺ECL的电解液中加入少量甲酰胺,发现了甲酰胺对在近中性条件下鲁米诺ECL的高效增敏现象,且增敏后的ECL信号具有良好的重现性和稳定性。此外,我们还进一步研究了甲酰胺增敏鲁米诺ECL的机制。基于甲酰胺改变鲁米诺溶液介质,在增溶鲁米诺的同时,通过甲酰胺与鲁米诺分子间的氢键作用,还可以促进鲁米诺的去质子化过程以催化鲁米诺的电化学氧化,从而达到增敏鲁米诺ECL的目的。本章工作不仅发现了一种新的增敏剂高效增敏中性体系下鲁米诺的电化学发光,而且为深入研究鲁米诺的发光机理提供了理论基础,也为鲁米诺应用范围的拓宽提供了契机。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657
【图文】：
ＧＲ－ＯＯＨ邋＋邋ＬＨ￣邋－邋Ｌ０２２－逡逑Ｌ0２２－邋－＊邋－ＡＰ２－邋＋邋ｈｖ逡逑图１－３鲁米诺在石墨烯修饰玻碳电极上的阴极ＥＣＬ机理。逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｃａｔｈｏｄｉｃ邋ＥＣＬ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｌｕｍｉｎｏｌ邋ｏｎ邋ａ邋ＧＲ－ＧＣＥ．逡逑而阳极鲁米诺ＥＣＬ在Ｈ２０２不存在的情况下，由于水很难经由氧化产生Ｒ0Ｓ，其逡逑ＥＣＬ信号一般情况下也会比较弱。鉴于Ｈ２０２对鲁米诺ＥＣＬ的增强作用，对于鲁米诺逡逑ＥＣＬ的研宄大多都是在Ｈ２０２作为共反应剂的碱性介质中进行的，其发光原理被公认逡逑为如下图１－４所示。鲁米诺在碱性条件下失去质子得到鲁米诺阴离子，然后在电化学逡逑氧化的过程中失去电子生成鲁米诺自由基。同时，Ｈ２０２也被电化学氧化为过氧化氢自逡逑由基（Ｈ０２＿）或超氧阴离子（０厂）。鲁米诺自由基与这些ＲＯＳ进一步反应得到其激发逡逑态，激发态退激并伴随着波长约为４２５邋ｎｍ左右的光发射。逡逑？逦Ｖ逦０Ｈ逦0＿逡逑十Nｐｃ）玉逡逑ＮＨ２邋ｏ逦ｎｈ２逦ｏ逦ｎｈ２逦ｏ逦ｎｈ２逦ｏ逡逑ｅ邋°３＊逡逑逦ｍ逡逑－Ｈ４＂逦－ｅ￣逦－ｉ邋ｒ＾邋｜邋Ｊ，邋Ｂ逡逑Ｈ
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本文编号：2747730
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657
【图文】：
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本文编号：2747730
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