【摘 要】
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电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL),简称电化学发光,是结合电化学和化学发光技术的一种分析方法,其基本过程是发光物质在电极表面进行电子转移反应,进而形成激发态中间体,在其返回基态的过程中,释放能量并发光。目前构建ECL平台所用的发光材料存在价格昂贵、毒性较强等缺点,其实际应用受到限制。有机半导体材料具有结构易于调控、原材料成本低、较高的化学稳定性以及优异的光学性
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电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL),简称电化学发光,是结合电化学和化学发光技术的一种分析方法,其基本过程是发光物质在电极表面进行电子转移反应,进而形成激发态中间体,在其返回基态的过程中,释放能量并发光。目前构建ECL平台所用的发光材料存在价格昂贵、毒性较强等缺点,其实际应用受到限制。有机半导体材料具有结构易于调控、原材料成本低、较高的化学稳定性以及优异的光学性能等特点,在ECL领域具有巨大的发展潜力。本文以类石墨相氮化碳(Graphite carbon nitride,g-C3N4)和喹吖啶酮(quinacridone,QA)分别作为前驱体制备阴极发光材料,并应用于ECL检测自来水中Cu2+含量,主要围绕两部分内容开展工作:第一部分:n-型半导体g-C3N4制备过程中,加入1,8-萘二甲酰亚胺(1,8-Naphthalimide,1,8-NDI),通过热聚合方式制备阴极发光材料g-C3N4/1,8-NDI(简写为CN/1,8-NDI),并选择Nafion作为粘合剂,将其滴涂在玻碳电极(GCE)表面,构成GCE/CN/1,8-NDI工作电极。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、智能X射线衍射仪、固态核磁共振光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪等对CN/1,8-NDI进行表征,获得了其形貌、晶型、结构等详细信息,与预期的结果一致,表明CN/1,8-NDI已被成功制备。ECL测试结果表明:在0至-1.3 V电位范围内,CN/1,8-NDI可以产生更强的ECL信号,其强度是未被修饰的g-C3N4的3倍,加入Cu2+后,ECL信号明显降低,故可以定量检测Cu2+。最优条件下,Cu2+浓度在5×10-9~1×10-4 mol L-1范围内的对数值与ECL强度呈良好线性关系,相关系数(R~2)为0.9861,检测极限(LOD)为0.86×10-9 mol L-1(S/N=3)。采用标准加入法评价该平台的实用性,得到回收率95.1%~107.2%,相对标准偏差(RSD)均小于5.0%。第二部分:以含丁基侧链的QA作为发光母体,吡啶二羧酸(PDC)作为吸附基团合成的QA-PDC2为阴极发光材料,将其修饰在微孔氧化铟锡(ITO)电极表面,首次构建新型ITO/QA-PDC2 ECL平台,研究其电化学及ECL性质,并对实验条件溶液p H和共反应剂K2S2O8的浓度进行优化。实验表明:在中性条件下,ITO/QA-PDC2修饰电极有较强的ECL信号,Cu2+对该平台的ECL强度有明显地猝灭作用,据此,可用于检测Cu2+含量。最优条件下,Cu2+浓度在1×10-8~1×10-5 mol L-1范围内的对数值与ECL强度之间呈现良好的线性关系,R~2=0.9944,LOD=3.83×10-8 mol L-1(S/N=3)。采用上述方法对自来水检测,得到回收率为98.8%~101.5%,RSD在0.9%~4.2%。
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