电化学发光（Electrogenerated chemiluminescence,简称ECL）是电激活ECL活性物质,使其在电极表面发生氧化还原反应,从而生成自由基离子,自由基离子间通过电子转移反应形成激发态分子,再跃迁回基态时辐射出光的过程。经过几十年的发展,电化学发光现已成为一门应用广泛的检测技术。纵观已经发展的ECL体系,最为经典的商业化探针为联吡啶钌金属配合物(Ru（bpy）32+)。但是此类探针材料富含贵金属,面临成本高、潜在生理毒性等问题,一定程度限制了其在ECL领域的应用。为了进一步发展ECL研究,开发新型、高效且廉价的ECL探针体系成为当下一项热点研究课题。本文以有机热活化延迟荧光分子（Thermally activated delayed fluorescence,TADF）和有机中性自由基分子为研究对象,对其光物理性质、电化学性质进行了表征,并对两种体系的电化学发光性能进行了探究。研究发现这两种体系都有潜力作为新型高效稳定的ECL发光材料。并且基于TADF聚合物:聚-3,6-咔唑-9,9-二己基-10-（4-（4,6-二叔丁基-1,3,5-三嗪-2-基）苯基）-9,10-二氢吖啶（PCz APT10）,我们还尝试开展了L-半胱氨酸的TADF-ECL传感检测研究,并取得了令人满意的结果。具体研究结果如下:1、研究了经典TADF小分子2,4,5,6-四（9-咔唑基）-间苯二腈（4Cz IPN）以及3,6-双（叔丁基）-1,8-双（4-（双（4-叔丁基）苯基胺）苯基）-9-（4-（4,6-双苯基-1,3,5-三嗪-2-yl）苯基）咔唑（BPAPTC）的光物理性质、电化学性质和电化学发光性质。在对4Cz IPN的研究中,它显示出可逆的还原峰,可进行湮灭式ECL发射。并且以三丙胺为共反应剂时,4Cz IPN表现出高效稳定的氧化-还原型ECL,在以过氧化苯甲酰为共反应剂时,4Cz IPN表现出高效稳定的还原-氧化型ECL,其中还原-氧化型ECL效率明显高于氧化-还原型ECL,这可能归因于阴离子自由基更稳定。在对BPAPTC的研究中,它显示出可逆的氧化峰,也可以进行湮灭式ECL发射。并且以三丙胺为共反应剂,BPAPTC显示出高效稳定的氧化-还原型ECL性能。对两种TADF小分子的电化学发光光谱进行表征,发现其ECL发光途径与光致发光途径一致,实现了TADF分子绿色到黄色的高效稳定ECL发射。与商业化ECL体系联吡啶钌化合物(Ru（bpy）32+)相比,两种TADF小分子的ECL效率都高于Ru（bpy）32+。该研究为TADF小分子以后在ECL领域的应用奠定了理论基础。2、构建了基于TADF聚合物的固态ECL传感平台。TADF分子具有电激发下全激子捕获的特征,理论上可以实现～100%的ECL效率。此外,相比于小分子难以稳定固载于电极的缺点,高分子材料固载电极结构稳定性更好。因此,TADF聚合物成为我们开发新型高效有机高分子ECL体系的重点研究对象。电化学研究表明,TADF聚合物PCz APT10具有良好的电化学氧化性能。湮灭式ECL结果表明,PCz APT10的ECL性质与自由基离子稳定性相关。以经典的TPr A或S2O82-为共反应剂,分别实现了PCz APT10的氧化-还原型ECL以及还原-氧化型ECL发射。并且由于PCz APT10阳离子自由基优异的稳定性,PCz APT10具有高效稳定的氧化-还原型ECL性质。通过将TADF聚合物PCz APT10与传统荧光高分子F8BT做对比,发现TADF聚合物的ECL效率将近达到F8BT的四倍。这说明TADF机制的确能有效提升ECL效率,并确定了不同于传统荧光聚合物ECL发射的TADF聚合物ECL发射模式。最后,以TADF聚合物为发光体,对L-半胱氨酸（疾病的重要标志物）进行了固态ECL传感检测。该检测方法检测限低,灵敏度高,特异性好,并具有优异的稳定性。可预见TADF聚合物在ECL传感领域将会发挥巨大作用。3、研究了有机中性自由基分子3-取代-9-苯基-9H-咔唑基-三（2,4,6-三氯苯基）甲基自由基（TTM-3PCz）的光物理性质、电化学性质和电化学发光性质。研究发现,TTM-3PCz具有优异的光稳定性和可逆的氧化还原性质,并且电化学稳定性好。在进行湮灭式ECL测试时,TTM-3PCz显示出强烈的ECL发射,且阳极ECL信号明显高于阴极ECL,这归因于TTM-3PCz的阴离子自由基更稳定。在以三丙胺或过氧化苯甲酰为共反应剂时,TTM-3PCz分别表现出高效稳定的氧化-还原型ECL以及还原-氧化型ECL发射。通过光谱表征,证明TTM-3PCz的ECL发射为双重态激子跃迁机制。与商业化ECL体系Ru（bpy）32+相比,TTM-3PCz的ECL效率显著高于Ru（bpy）32+。该研究证明了有机中性自由基分子是一类有重要潜力的新型有机ECL体系。