碳點（Carbon dots,CDs）是一類具有毒性低、成本低廉及生物相容性優(yōu)異等突出優(yōu)勢的新型電化學發(fā)光（electrochemiluminescence,ECL）物質,在ECL生物分析領域展現出廣闊的應用前景。然而,現有的碳點在ECL性能方面仍然差強人意,主要體現在ECL激發(fā)電位高、ECL效率低,使其應用受到很大的限制。氮摻雜最大程度地保留了碳點高穩(wěn)定性和低成本的特點,是改善碳點ECL性能的常用方法之一。遺憾的是,迄今為止摻雜氮原子在碳點的ECL過程中的作用尚未明確,所以通過氮摻雜對碳點的ECL性能改善缺乏針對性,且氮摻雜造成的結果往往不可控。本文選用不同氮源制備了一系列不同結構的氮摻雜碳點,通過對比不同碳點的ECL性質,歸納氮摻雜的結構與ECL性能的關系的一般規(guī)律。同時,借助量子化學工具,揭示摻雜氮原子影響碳點的光、電化學性質的作用原理。根據以上規(guī)律和原理,有針對性地設計氮摻雜碳點的結構和制備方案,以降低其氧化還原電位,提高碳點與共反應試劑的作用效率和激發(fā)態(tài)量子產率,從而獲得具有低激發(fā)電位和高ECL效率的新型氮摻雜碳點。最后,結合生物識別及信號放大策略構建ECL生物傳感器應用于生... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：115 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

Ru(bpy)32+的ECL湮滅反應機理[9]

西南大學博士學位論文4極下失去電子生成偶氮化合物；同時，H2O2分解產生HOO-或O2-，然后與所生成的偶氮化合物反應生成激發(fā)態(tài)3-氨基鄰苯二甲酸鹽，激發(fā)態(tài)3-氨基鄰苯二甲酸鹽躍遷回基態(tài)，并產生波長約425nm的光（如圖1.2所示）。圖1.2魯米諾-過氧化氫體系的ECL機理[28]。Fig.1.2TheECLmechanismofluminol-H2O2inalkalinesolution,Copyright2007Wiley.1.2.3熱電子誘導的電化學發(fā)光共反應型ECL由于溶液中的組分比較復雜，往往在主要機理之外，伴隨著其它類型的發(fā)光，例如聯吡啶釕-過硫酸鹽ECL體系，除了典型的共反應機理之外，還伴隨著湮滅型ECL。此外，當使用一些表面被氧化物覆蓋的金屬電極并施加適當的負電壓時，電極可以向溶液中注入具有強還原性的熱電子，熱電子能夠直接還原電極界面的氧化態(tài)發(fā)光分子并生成激發(fā)態(tài)分子，由此引起的發(fā)光現象稱為熱電子誘導的ECL[29,30]。以氧化物覆蓋的鋁電極為例[31]，將其置于聯吡啶釕-過硫酸根（Ru(bpy)32+-S2O82-）的ECL體系中，其發(fā)光機理如下面方程所示。激發(fā)態(tài)Ru(bpy)32+*可以通過SO4-與Ru(bpy)3+反應產生，也可由熱電子與Ru(bpy)33+反應產生，還可由Ru(bpy)33+與Ru(bpy)3+反應產生，其反應機理如下：eaq-+S2O82-→SO4-+SO42-Ru(bpy)32++eaq-→Ru(bpy)3+Ru(bpy)32++SO4-→Ru(bpy)33++SO42-Ru(bpy)3++SO4-→Ru(bpy)32+*+SO42-Ru(bpy)33++eaq-→Ru(bpy)32+*

西南大學博士學位論文6建ECL免疫傳感器檢測胱抑素C，實現了1.0fg/mL~10ng/mL濃度范圍內的靈敏檢測，檢測限0.38fg/mL。圖1.3紅熒烯單分子層覆蓋的石墨烯復合材料過程及其在ECL免疫傳感器中應用[33]。Fig.1.3Theschematicillustrationoftheultrasensitive“on-off”ECLbiosensorforCysCdetectionbasedonself-acceleratedG/mRub-Ptcompositesandimmunorecognition-induced3DDNAmachine.(A)ThepreparationprocessofG/mRub-Ptcomposites,(B)immunorecognition-induced3DDNAmachineamplificationreaction.Copyright2019Elesiver.近年來，通過DNA自組裝形成的DNA納米材料因其強大的可操縱性和優(yōu)異的生物相容性引起了研究者的高度關注，在ECL分析領域成為一類新型的多功能載體。Xie等[34]將異魯米諾（ABEI）與阿霉素（Dox）共價交聯形成一種多功能的新型ECL發(fā)光分子，該分子通過阿霉素嵌入DNA雙鏈中，而異魯米諾仍保留其ECL特性，在含有H2O2的溶液中表現出較強的ECL性能。通過DNA自組裝形成的DNA四面體枝狀聚合物，由于結構中大量存在的DNA雙鏈，能夠大量富集該ECL發(fā)光物質分子，從而形成一種具有強ECL信號的新型納米探針，具體過程如圖1.4所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于釕配合物敏化多孔TiO2泡沫的對乙酰氨基酚電化學發(fā)光傳感器的構建[J]. 楊博通,溫雅瓊,焦衛(wèi)衛(wèi),王玉珍.  廣東化工. 2019(22)
[2]碳點和摻雜碳點的發(fā)光機理[J]. 胡若欣,宋希元,晉衛(wèi)軍.  化學傳感器. 2018(01)
[3]基于魯米諾修飾AuAg@MnO2納米復合材料構建的β淀粉樣蛋白電致化學發(fā)光免疫傳感器的研究[J]. 王靖茜,朱阿敏,袁若,柴雅琴.  化學傳感器. 2016(04)

博士論文
[1]基于共反應促進劑增強的金屬納米簇構建電致化學發(fā)光生物傳感器的研究[D]. 周瑩.西南大學 2019
[2]基于復合納米材料組裝的信號增強的電化學免疫傳感器的研究[D]. 卓穎.西南大學 2009



本文編號：3123561