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题目:石墨电极表面电化学发光反应微环境的修饰及其电化学发光分析应用研究

关键词:电化学发光反应微环境;电化学修饰;石墨电极;电化学发光分析

  摘要

本论文分为综述和研究报告两部分。综述部分包括化学发光反应微环境的修饰及其分析应用的研究进展。研究报告部分包括石墨电极表面电化学发光反应微环境的修饰研究及利用电化学方法修饰石墨电极表面电化学发光反应微环境以期改善电化学发光分析方法的分析特性这一研究思路的分析应用。
电化学发光(Electrochemiluminescence)又称电致化学发光(Electrogenerated Chemiluminescence),两者均简称ECL。从广义的意义来讲,电化学发光是电极反应产物之间或者电极产物与体系中某组分进行化学反应所产生的一种光辐射。
就电化学发光反应的本质而言,电化学发光反应信号的产生一般涉及到电极表面附近溶液体系的电化学反应过程和随后的电生物质在电极表面附近空间区域进行化学发光反应的过程。从化学发光反应微环境的修饰对化学发光分析方法分析特性的影响及其研究进展来看,几乎所有有关化学发光反应微环境的修饰都涉及在化学发光分析中寻找合适的微相界面或反应微空间,且研究思路和方法侧重于以表面活性剂形成的胶束与超分子等能够提供或自身具有合适的微相界面或反应微空间的分析应用研究。利用胶束增敏作用,超分子效应等影响化学发光反应微观局部环境的极性,黏度和pH值等,拓宽了化学发光分析方法的应用范围。然而,到目前为止,还没有研究工作从电化学发光反应的本质出发,利用化学修饰电极技术修饰石墨电极表面电化学发光反应微环境,以期提高电化学发光分析方法分析特性的研究报道。
作者从电化学发光反应的本质出发,提出运用化学修饰电极技术修饰电化学发光反应过程中的发光微环境,以期有利于电化学发光分析方法分析特性的提高。以钌(II)联吡啶电化学发光体系为代表,作者研究基于电化学方法修饰石墨电极表面电化学发光反应微环境,探索了这一研究思路的可行性。
本论文的研究报告部分为石墨电极表面电化学发光反应微环境的修饰及其电化学发光分析的应用研究,目的是从电化学发光反应的本质出发研究石墨电极的电化学和电化学发光分析特性,寻找新的提高电化学发光分析方法分析特性的研究思路,并建立一种简便,快速,灵敏且选择性高的测定药物的新方法。
作者的具体研究工作包括如下几个方面:
(1)本节研究发现,较之以多壁碳纳米管修饰的石墨电极,以电化学方法修饰的石墨电极不但能选择性地使药物分子法莫替丁富集于该修饰电极表面,而且还创造了一个适合于法莫替丁显著增敏钌(II)联吡啶体系的弱的电化学发光信号的电化学发光反应微环境。据此,不但提出了利用电化学方法修饰电化学发光反应微环境以优化其分析特性的新思路,而且还建立了一种新的高灵敏地测定法莫替丁的方法。在最佳的实验条件下,法莫替丁的浓度在1.0×10-9g/mL - 1.0×10-6g/mL的范围内和增敏的电化学发光信号呈现良好的线性关系,方法的检出限为2×10-10g/mL。
(2)作者采用预阳极化方法对石墨电极表面进行电化学修饰来研究卡托普利-钌(II)联吡啶电化学发光体系,该修饰电极同样不但能选择性地使卡托普利富集于电极表面,而且还创造了一个适合于卡托普利显著增敏钌(II)联吡啶体系的弱的电化学发光信号的电化学发光反应微环境。据此,建立了一种新的高灵敏地测定卡托普利的方法。在实验所建立的最佳条件下,相对电化学发光强度和卡托普利的浓度在2.0×10-11g/mL - 8.0×10-9g/mL的范围内呈线性关系,检出限为5×10-12g/mL。
(3)作者发现,钌(II)联吡啶在碱性介质中聚萘胺-多壁碳纳米管复合膜修饰石墨电极(PN/MWNTs CME)上的弱的电化学发光信号可被克仑特罗强烈增敏,较之聚苯胺-多壁碳纳米管复合膜修饰石墨电极(PA/MWNTs CME)和多壁碳纳米管修饰石墨电极(MWNTs CME),该石墨电极表面的复合物膜可以为钌(II)联吡啶-克仑特罗电化学发光体系提供一个合适的电化学发光反应微环境。据此,建立了一种高灵敏地测定克仑特罗的电化学发光分析新方法。在最佳的实验条件下,相对电化学发光强度和克仑特罗的浓度在2.0×10-10g/mL - 8.0×10-8g/mL范围内呈线性关系,检出限为3×10-11g/mL。
这些方法灵敏准确、简便快速、选择性好,直接用于兔子血浆,尿样等生化样品中药物分子的分析测定,结果满意。