基于平行催化反应的电化学发光分析方法研究

论文摘要

平行催化波电流信号的检测是基于偶合氧化-还原化学反应使催化电流得以化学放大,但电流信号的检测易受到充电电流、电活性共存物的干扰电流以及电极污染效应等的影响,使该方法的分析特性如灵敏度、重现性等受到一定影响;而化学发光信号传感是在不需要外在激发光源存在的条件下,基于化学发光反应实现分析物发光传感的方法,由于没有背景光及瑞利散射、拉曼散射等杂散光的干扰,以及可使用高灵敏度光电倍增管或单光子计数测量作为检测器。因而使化学发光信号传感具有很高的灵敏度。电化学平行催化反应与电化学发光分析法相结合,拓宽了电化学分析法的应用范围。本研究论文基于电化学平行催化波效应与化学发光信号传感相偶合,测定了体系电化学反应时间和化学发光反应时间,验证了电化学平行催化波效应与化学发光结合的可能性,同时提出了电化学平行催化波效应与化学发光信号传感相结合提高电化学分析方法灵敏度的新思路。论文由综述和研究报告两部分组成。综述部分首先简单介绍了平行催化波的定义、原理、特点及发展过程,然后介绍了平行催化波分类,着重介绍了平行催化波在电分析化学中的研究进展。第二部分为实验部分,包括:Ⅰ.基于电化学平行催化波效应与化学发光信号传感相偶合测定钒（V）的分析新方法研究钒（V）可在含有过氧化氢的碱性介质中,在石墨电极表面上还原产生钒的平行催化波效应。与此同时,当上述溶液中含有适量丁基罗丹明B时,丁基罗丹明B可与钒催化还原过氧化氢的产物反应,产生灵敏的电化学发光信号。测定了该体系电化学反应时间和化学发光反应时间,验证了电化学平行催化效应与化学发光结合的可能性。据此建立了测定钒的电化学发光分析新方法,同时提出了电化学平行催化波效应与化学发光信号传感相结合提高电化学分析方法灵敏度的新思路。在最佳的实验条件下,该方法测定钒（V）的线性范围为4.0×10-7mol/L～8.0×10-5mol/L,检出限为3×10-8mol/L（以3σ计）。Ⅱ.氧化锆纳米线-Nafion修饰石墨电极电化学发光法测定钒的新方法研究与裸石墨电极相比,氧化锆纳米线-Nafion修饰石墨电极可以有效分离富集五价钒。钒（V）在含有高碘酸钾的碱性介质中,在氧化锆纳米线-Nafion修饰电极上可以产生钒的平行催化波效应,并可以将五价钒电化学转换为二价钒,而二价钒可以灵敏地增敏丁基罗丹明B-高碘酸钾化学发光体系。测定了该体系电化学反应时间和化学发光反应时间,证明了在此电化学发光反应中,电化学反应速率远远快于后续的化学发光反应速率,因此电化学发光反应速率由化学发光反应步决定,电化学反应并不影响后续快速的化学发光反应。从而验证了电化学平行催化效应与化学发光结合的可能性。据此建立了一种高灵敏测定五价钒的电化学发光分析新方法。结果表明,在最佳的实验条件下,相对电化学发光强度与五价钒的浓度在2.0×10-12mol/L～2.0×1010mol/L范围内呈线性关系,该方法的检出限为8×10-13mol/L。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 综述
• 1.1 平行催化波的定义、原理及特点简介
• 1.1.1 平行催化波的定义和发展历程
• 1.1.2 平行催化波的原理
• 1.1.3 平行催化波的特点
• 1.2 平行催化波的分类
• 1.3 平行催化波在电分析化学中的研究进展
• 1.3.1 无机金属离子的平行催化波的应用
• 1.3.2 有机物化合物的平行催化波的应用
• 1.4 本论文的选题背景
• 第2章 基于电化学平行催化波效应与化学发光信号传感相偶合测定钒（V）的分析新方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 钒（V）的电化学平行催化波效应与化学发光传感信号的偶合研究
• 2.3.2 电化学发光反应介质的影响
• 2.3.3 电化学参数的选择
• 2.3.4 丁基罗丹明B浓度的选择
• 2.3.5 过氧化氢浓度的选择
• 2.3.6 分析特性研究
• 2.3.7 干扰实验
• 2.3.8 样品分析
• 第3章 氧化锆纳米线-Nafion修饰石墨电极电化学发光法测定钒的新方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 氧化锆纳米线-Nafion修饰电极的制备
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 电极修饰方法的选择
• 3.3.2 氧化锆纳米线-Nafion修饰电极的富集作用及电化学发光响应研究
• 3.3.3 钒（V）的电化学平行催化波效应与化学发光传感信号的偶合研究
• 3.3.4 富集阶段实验条件的优化
• 3.3.5 其它实验条件的影响
• 3.3.6 分析特性
• 3.3.7 干扰实验
• 3.3.8 样品分析
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果