基于热电子诱导的阴极电致化学发光体系及其分析应用研究

论文摘要

电致化学发光（Electrogenerated chemiluminescence, ECL）是将电化学手段和化学发光方法相结合的一种新技术，因其具有可控性好、灵敏度高、选择性好等优点，已在分析领域得到了广泛的应用。作为电致化学发光的一个重要分支，热电子诱导的阴极电致化学发光也得到了进一步的研究，并在生物领域得到了很好的应用。本论文主要研究了几种用于阴极电致化学发光的新的电极材料，建立了几种热电子诱导的阴极发光体系，并将其应用于分析化学领域，本论文主要包括四章的内容。论文第一章综述了电致化学发光的发展状况，原理和基本类型。重点介绍了阴极电致化学发光的基本原理，以及用于阴极电致化学发光的电极材料和发光试剂，并对其未来发展前景进行了展望，最后提出了本论文的研究内容以及主要研究意义。第二章利用阴极脉冲的方法首次研究了修饰CdS纳米颗粒碳印刷电极的阴极电致化学发光行为，并对其发光机理进行了深入探讨。该电极具有廉价易得、发光信号大，背景发光小、稳定性好等优点。发光强度与溶液中溶解氧的浓度成正比，在1.7mg/L～33mg/L范围内有很好的线性关系，检测限为0.02mg/L。该方法有望应用于生物需氧量的分析研究。第三章首次将碳糊电极应用于Ru（bpy）32+/S2O82-体系的阴极电致发光研究，对该体系的阴极发光行为进行了深入的考察，并提出了可能的发光机理。本章还利用酚类物质对Ru（bpy）32+/S2O82-体系的猝灭作用实现了对简单酚类物质的检测，在最佳实验条件下，猝灭强度与邻苯二酚浓度分别在2×10-10mol/L～4×10-9mol/L和8×10-9mol/L～4×10-7mol/L范围内呈线性关系，检测限为7.7×10-12mol/L。第四章深入研究了luminol在Ta/Ta2O5电极上的阴极电致化学发光行为，并对luminol的发光机理进行了推测。利用儿茶酚胺类物质因竞争消耗自由基而对luminol阴极发光的猝灭作用，建立了一种新的检测儿茶酚胺类物质的方法，首次实现了Ta/Ta2O5电极在分析中的应用。在最佳实验条件下，猝灭百分率与肾上腺素、多巴胺和去甲肾上腺素的线性范围分别是2×10-8mol/L～2×10-6mol/L、8×10-9mol/L～4×10-7mol/L和8×10-9mol/L～8×10-7mol/L，检测限分别为5.5×10-9mol/L、7.8×10-11mol/L和8.2×10-11mol/L。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 电致化学发光的基本反应类型和原理
• 1.2.1 湮灭型 ECL
• 1.2.2 共反应型 ECL
• 1.2.3 纳米材料 ECL
• 1.2.4 热电子诱导的阴极 ECL
• 1.3 阴极电致化学发光工作电极
• 1.4 阴极电致化学发光试剂
• 1.4.1 有机类发光试剂
• 1.4.2 金属配合物
• 1.5 阴极电致化学发光的研究前景
• 1.6 本论文的研究目的和研究的主要内容
• 第二章 CdS 纳米颗粒修饰的印刷电极阴极电致化学发光研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 化学试剂
• 2.2.3 试验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CdS 纳米粒子的表征
• 2.3.2 CdS 分散液的选择
• 2.3.3 CdS 的修饰量的影响
• 2.3.4 CdS 纳米粒子在印刷电极上的阴极电化学发光行为及绝缘层的重要作用
• 2.3.5 脉冲电压的选择
• 2.3.6 水合电子的验证
• 2.3.7 缓冲溶液的 pH 对发光强度的影响
• 2.3.8 溶解氧对发光强度的影响
• 2.3.9 可能的 ECL 机理
• 2.3.10 溶解氧曲线性范围及检测限
• 2.3.11 电极稳定性的考察
• 2.3.12 干扰试验
• 2.4 本章小结
• 第三章 碳糊电极的阴极电致化学发光研究及应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 化学试剂
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3²⁺在碳糊电极上的电化学发光行为研究'>3.3.1 Ru（bpy）₃²⁺在碳糊电极上的电化学发光行为研究
• 3.3.2 脉冲条件的选择
• 3.3.3 共反应剂浓度对发光强度的影响
• 3.3.4 pH 值对发光强度的影响
• 3.3.5 绝缘层的重要作用
• 3.3.6 水合电子的验证
• 3.3.7 反应机理
• 3.3.8 响应曲线与线性范围
• 3.3.9 电极的稳定性和重现性
• 3²⁺/S₂O₈^2-体系在碳糊电极上的阴极电致发光的分析应用'>3.3.10 Ru（bpy）₃²⁺/S₂O₈^2-体系在碳糊电极上的阴极电致发光的分析应用
• 3.4 本章小结
• 2O₅电极阴极电致化学发光及应用'>第四章 Ta/Ta₂O₅电极阴极电致化学发光及应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 化学试剂
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 2O₅电极上的电化学发光行为研究'>4.3.1 Luminol 在 Ta/Ta₂O₅电极上的电化学发光行为研究
• 4.3.2. 脉冲参数的选择
• 4.3.3 绝缘层的表征和重要作用
• 4.3.4 电极的稳定性和重现性
• 4.3.5 Luminol 阴极电致化学发光光谱的测量
• 4.3.6 Luminol 阴极电致化学发光机理的推测
• 4.3.7 儿茶酚胺类物质的检测与应用
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及在读期间发表论文