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金属铂纳米催化的光泽精化学发光新体系及其应用

刘博  
【摘要】: 论文首先综述了化学发光、纳米粒子诱导的化学发光体系、金属纳米材料的制备和性质、纳米铂粒子的催化性质及其在分析化学中的应用。过去,对于化学发光的研究主要局限于分子、离子体系。近年来,随着纳米科技的飞速发展,纳米粒子诱导的液相化学发光反应受到广泛关注。本实验室已经发现金属纳米粒子能够作为催化剂、还原剂、能量接受体和微尺度反应平台等诱导液相化学发光,成功将化学发光体系的研究扩展到纳米体系。然而目前已经报道的工作主要集中在鲁米诺化学发光体系,最常用的纳米粒子也主要集中在纳米金,其他经典化学发光体系和贵金属纳米粒子研究报道较少。因此本论文开发了纳米铂诱导的光泽精化学发光新体系,研究了纳米铂粒子对该体系的催化作用,探索了化学发光机理。此外,论文还研究了多种物质对该体系的影响,建立了灵敏检测巯基物质的新方法。本论文的主要研究内容如下: 1、研究发现纳米铂能够催化碱性光泽精—水合肼体系产生化学发光,通过紫外—可见光谱、荧光光谱、X-射线光电子能谱、化学发光光谱等表征手段、以及通氮通氧、超氧基化物歧化酶等实验研究反应机理,提出其机理为纳米铂催化水合肼与溶解氧气的反应生成过氧化氢,随后过氧化氢在纳米铂表面分解,产生羟基自由基,进一步得到超氧基阴离子自由基,引发光泽精化学发光。纳米铂的存在加快了光泽精化学反应中的电子传递过程,并没有参与化学反应,只是该发光反应的催化剂。该化学发光体系信号强、发光稳定、重现性好,具有优良的分析应用潜力。利用流动注射化学发光方法,我们研究了30种含有羟基、氨基、羧基、巯基的化合物对该化学发光体系的影响。发现含有氨基、苯胺基的物质对该体系有微弱响应,含有酚羟基、醇羟基、羧基等物质基本没有影响,4种巯基的物质有很强的增强作用。 2、基于本论文发现的纳米铂催化的光泽精—水合肼化学发光体系,重点研究了含有巯基的化合物对于该化学发光体系的增强作用,并以6—巯基鸟嘌呤(6-MP)为例研究了增强机理,认为纳米铂粒子能够催化水合肼与溶解氧气的反应生成过氧化氢,随后过氧化氢在纳米铂表面分解产生羟基自由基,羟基自由基继续与巯基化合物作用,得到双硫键自由基阴离子,双硫键自由基阴离子再将电子传递给溶液中的氧气,产生超氧基阴离子自由基,与光泽精产生化学发光。在此基础上建立了测定Cys、GSH、Hcy和6-MP这4种含巯基化合物的化学发光分析新方法,线性范围分别为4.0×10~(-9)~1.5×10~(-6) g/mL、5.0×10~(-9)~1.3×10~(-6) g/mL、2.0×10~(-9)~1×10~(-6) g/mL。检测限分别为(信噪比为3,S/N=3)1.8、3.0和0.9 ng/mL。该方法具有仪器简便、灵敏度高等优点,具有重要的临床分析应用潜力。


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