（分析化学专业论文）分析物的现场电化学转换及其化学发光分析特性研究.pdf

分橱物的现场电化学转换及其纯学发光分析特性研究 顾雪凡 摘要：本论文出综述和研究报告两部分组成。臻一部分为综述，对化学发光 ( c h e m i l u m i n e s c e n c e ，c l ) 分凝法中基子分辑物臻敏氧倦稿氧纯鲁米灌艺学发光俸 系的分析应用进行了评述；第二部分为研究报告，主要对分析物的现场电化学转 换及其化学发光分析应用进行了研究。 化学发光分析方法具有灵敏度高，分析速度快，线形范围宽，仪器设备简单 便宜，易于实观自动化等优点，激被成功地应用予生命科学，材料科学，临床医 学及环凌捡溅等矮葳。其中，簧岽诺纯擎发光褡系醺磐寒诺具畜鞍裹发光鳖子产 率、试剂稳悫、电化学发光反应激发电位低和对溶液中溶解氧等杂质成分的“容 忍”程度强等优点受到广泛关滤。正是上述这些特点促使着鲁米诺化学发光体系 的相关研究黧令经久不衰、持续发展。大部分化学发光反应是氧化还原反应，其 中基于分析物增敏鲁米诺化学发光体系的研究工作深麓人们的关注，其研究思想 窝方法测重予分撰秘熬位学转换过程，茏其是氧纯转换遗程，穰用生戒具有讫学 发光活性中阕俸实现亿学转挨与讫学发光梭溅的套瓠绪台，极大造提赢了方法兹 灵敏度。 广义的化学发光也包括电致化学发光( e l e c t r o g e n e r a t e dc h e m i l u m i n e s c e n c e ) 。电 致化学发光是直接利用电化学反应形成激发态发光体而发光或通过电解产物之 闻、电勰产物与 ，搴系中菜组分之阉进 亍纯学反应产生光辐射蠢实现分掇物测定的 发竞分聿磊获零，是电讫学与纯学发光分羲耱缝台涎产秘。裁电系讫学发光方法嚣 本质而言，它楚化学发光分析方法的衍生方法，是以电极这一特殊的固体氧化还 原剂代替了化学发光反应中的氧化剂或还原剂而实现化学发光分析的缴光分析方 法。它不但熙有化学发光分析法的许多优点，还具有其自身优于化学发光的一些 特点，如可控矬强、发光区域确定以及许多化学发光反应活性高但不稳定的物质 鼗凌场生藏等。这襻不汉菝竟了纯学发光夔应爱蕊溺，也一定稳麦逮爨麓了仡学 发光分析法的选择性。 本论文的研究工作致力于从现场电化学还原转换角度去考虑提高鲁米诺化学 发光分析方法的分析特性( 如灵敏鹰和选择性) ，提出通过分析物的现场电化学转换 为手段，并结合原位化学发光梭测，以实现这一构想。与电化学氧化转换相比， 一方嚣由予耱米港垂身背景缓号瓣洚诋镬缮该方法具有菱裹静灵敏凄，另一方葱 由于多数秘痰不能和鲁米藩在遥琢祭件下发光，所以该体系在测定条馋上所受到 静于魏较少，黢示出较好的选驽性；与在线电纯学转羧相比，该方法不仅遴免了 “稀释效应”，而且提高了现场生成化学发光活性中间体的利用效率，从而展现出 更高的灵敏度。具体工作包括： 1 、基于异烟肼在汞膜修饰石爨电极表面的现场电化学还原转换生成化学发光 活性中闽体，疑对鲁米诺弱豹化学发光信号强烈的增敏卡# 焉，建立了一秘懑灵敏 毂测定吴翅黪懿邀伲学发巍努承耨方法。结莱表明，在激佳懿实验条孛下，稚鼹 电化学发光强鹰与异烟胼的浓度在2 o 1 0 8 2 。o x l o 。g m l 范围内呈线性关系， 检出限为6 x 1 0 “o g m l ，相关系数为o 9 9 9 6 。 2 、基于纳米银修饰石墨电极对六价铬的分离富集、现场电化学转换以投其对 鲁米诺弱的化学发光信号强烈的增敏作用，建立了一种新的测定六价铬的电化学 发光分辑蔹方法。终暴衰弱，在最经戆实验条件下，稳对迄纯学发光强震与六徐 铬的浓度在2 o x l 0 。2 8 。o x l 0 4 9 m l 范围内呈线毪关系，检出限为6 1 0 0 3 9 m l ， 相关系数为0 9 9 9 0 。 3 、基于现场电生初生态过氧化氯，联胺对鲁米诺，过氧化氢弱化学发光信号强 烈的增敏作用，建立了一种新的测定联胺的电化学发光分析新方法。结果袭明， 在最佳的实验聚 牛下，媚对电化学发光强度与联骏懿浓鹰在2 o 1 0 8 8 o x l 0 4 9 m l 范鬣肉呈线性关系，检舞疆兔7 1 0 4 9 m l ，相关系数为0 9 9 9 0 。 关键词：化学发光；现场电化学转换：鲁米诺；界烟肼；六价铬；联胺 t h ec h e m i l u m i n e s c e n ed e t e c t i o no ft h ea n a l y t e s b a s e do ni t si n s i t ue l e c t r o c o n v e r s i o n x u e f a ng u a b s t r a c t ：t w op a r t sa r ei n c l u d e di nt h i st h e s i si nt h ef i r s tp a r to ft h i st h e s i s t h e l u m i n o l - o x i d a n tc ls y s t e mb a s e do nt h ee n h a n c i n ge f f e c to fa n a l y t e sa r er e v i e w e d ；i n t h es e c o n dp a r to ft h i st h e s i s ，w em a i n l yf o c u so nt h es t u d yo fe l e c t r o c o n v e r t i n g a n a l y t e si n s i t ua n di t sa p p l i c a t i o n o nc h e m i l u m i n e s c e n ei no r d e rt o i m p r o v et h e a n a l y t i c a lp e r f o r m a n c e so fl u m i n o lc ls y s t e ma n de x t e n d t h er a n g eo fa n a l y t e s d e t e c t a b l ew i t hl u m i n o lb a s e dc ls y s t e m c h e m i l u m i n e s c e n c ea n a l y s i sm e t h o dh a si t sa d v a n t a g e so fh i g hs e n s i t i v i t y , r a p i d a n a l y t i c a ls p e e d ，w i d el i n e a rr a n g e ，s i m p l i c i t ya n dl o wc o s to fi n s t r u m e n t a t i o n ，s u i t a b l e f o ra u t o m a t i o na n dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di nl i f es c i e n c e ，m a t e r i a ls c i e n c e ， c l i n i c a lm e d i c i n ea n de n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g ，e t c ，w h e nr e v i e w i n gt h ea n a l y t i c a l u s e f u l n e s so fc la n a l y s i s ，i ti sc l e a rt h a tt h em o s tp r o m i s i n ga n dr a p i d l yd e v e l o p i n g a r e ao fa n a l y t i c a lc lc o n c e r n st h el t t m i n o lc ls y s t e m t h i si sb e c a u s ei tp r e s e n t sh i g h e c le m i s s i o n q u a n t u my i e l d s ，l o w e ro x i d i z i n gp o t e n t i a l ，i n e x p e n s i v er e a g e n t c o n s u m p t i o na n dt h i se c lr e a c t i o nc a no c c u ri na q u e o u sb u f f e r e ds o l u t i o n si nt h e p r e s e n c eo fo x y g e na n do t h e ri m p u r i t i e s i ti ss u c ha d v a n t a g em e n t i o n e da b o v et h a t m a k e st h el u m i n o lc ls y s t e mp r o s p e r o u s o fl i t e r a t u r er e p o s e d ，m o s tc h e m i c a l r e a c t i o n sa r er e d o xr e a c t i o n s o ft h e s er e d o xr e a c t i o n s ，t h el u m i n o lc ls y s t e m sb a s e d o nt h ee f f e c to fa n a l y t e sd r a wm o r ea t t e n t i o n t h e yf o c u so nc h e m i c a l l yc o n v e r t i n g a n a l y t e s ，e s p e c i a l l yt h eo x i d a t i o nc o n v e r s i o n ，m a k i n gu s eo fc la c t i v ei n t e r m e d i a t e s i n - s i t ut or e a l i z et h ec o m b i n a t i o no fc o n v e r t i n ga n a l y t e sa n dt h ec ld e t e c t i o n a sa r e s u l t ，t h es e n s i t i v i t yi si m p r o v e d i nr e c e n ty e a r s ，e l e c t r o g e n e r a t e dc h e m i l u m i n e s c e n c e ( e c l ) h a se m e r g e da sa u s e f u la n a l y t i c a lt e c h n i q u eb yw h i c hac lr e a c t i o ni sp r o d u c e di nt h ev i c i n i t yo fa l l e l e c t r o d es u r f a c ew h e ns u i t a b l ep o t e n t i a li sa p p l i e dt oi t r e a g e n t s ，s u c ha sh i g h l yr e d o x a c t i v ei n t e r m e d i a t e s ，c a nb ep r o d u c e di n - s i t uf r o mp a s s i v ep r e c u r s o r si nt h em e d i u m ， a n dt h ea n a l y t e sc a na l s ob ee l e c t r o c h e m i c a l l yc o n v e g e di n s i t ui n t oas p e c i e sw h i c h c a l lt a k ep a r ti nac lr e a c t i o nw i t hr e a g e n t se l e c t r o g e n e r a t e di n - s i t uo rw i 也r e a g e n t s p r e s e n ti nt h eb u l ks o l u t i o n t h u s ，e c li sp r o b a b l yb e s td e s c r i b e da sc lp r o d u c e d i i i d i r e c t l yo ri n d i r e c t l ya sar e s u l to fe l e c t r o c h e m i c a lr e a c t i o n s t os o m ee x t e n t ，t h e e l e c t r o d e ，a sas p e c i a ls o l i dr e d u c t a n t o x i d a n t ，i si n s t e a do fr e d u c t a n t - o x i d a n ti n t r a d i t i o n a r yc lm e t h o d o l o g y t h e o r e t i c a l l y ，w h i l s tr e t a i n i n g t h ea d v a n t a g e so f s e n s i t i v i t ya n ds e l e c t i v i t yi n h e r e n tt o c o n v e n t i o n a lc lm e t h o d o l o g y , e c ls h o u l d p o t e n t i a l l yo f f e rm a n ya d d i t i o n a la d v a n t a g e sa sa na n a l y t i c a lt e c h n i q u e ，t h e s ea r ea s f o l l o w s ：t h ec lr e a c t i o nc a l lb ec o n t r o l l e da n dm a n i p u l a t e db ya l t e r a t i o n st ot h ea p p l i e d p o t e n t i a l ，t h ec lr e g i o nc a l lb ea s c e r t a i n e di nt h ev i c i n i t yo fa ne l e c t r o d es u r f a c e ，a c t i v e r e a g e n t sc a nb ee l e c t r o c h e m i c a l l yp r o d u c e df r o mp a s s i v ep r e c u r s o r si n s i t u ，e t c h e n c e i ti sp o s s i b l et oe x t e n dt h er a n g eo f a n a l y t e sd e t e c t a b l ew i t hap a r t i c u l a rc lr e a c t i o na n d f u r t h e r m o r e ，t h es e l e c t i v i t yo f c lm e t h o d o l o g yi sa l s oi m p r o v e d i no r d e rt oi m p r o v et h ea n a l y t i c a lp e r f o r m a n c e s ，s u c ha ss e n s i t i v i t ya n ds e l e c t i v i t y , o fl u m i n o lc ls y s t e ma n de x t e n dt h er a n g eo fa n a l y t e sd e t e c t a b l ew i t hl u m i n o lb a s e d c l s y s t e m ，w ef o c u so ne l e c t r o r e d u c t i v e l yc o n v e r t i n ga n a l y t e sa n dn e a r l ys i m u l t a n e o u s d e t e c t i o ni n - s i t u c o m p a r e dw i t he l e c t r o - o x d a t i v e l yc o n v e r t i n ga n a l y t e s ，t h es e n s i t i v i t y i si m p r o v e ds i n c et h er e d u c t i o no fl u m i n o lb a c k g r o u n ds i g n a l ；t h es e l e c t i v i t yi sa l s o i m p r o v e d s i n c e f e w - s p e c i e s c a nb e l u m i n e s c e n c e t o g e t h e r w i t hi u m i n o li n e l e c t r o - r e d u c t i v ec o n d i t i o n c o m p a r e dw i t he l e c t r o c o n v e r t i n ga n a l y t e so n l i n e ，n o t o n l yt h e “d i l u t i n ge f f e c t ”i sa v o i d e d ，b u ta l s ot h ee f f i c i e n c yo fu s i n gc la c t i v e i n t e r m e d i a t e si n s i t ui se n h a n c e d a sar e s u l t ，t h es e n s i t i v i t yi si m p r o v e d t h em a j o r c o n t e n tw a sd e s c r i b e da sf o l l o w s ： l 、i tw a sf o u n dt h a tt h ei s o n i a z i dc o u l de l e c t r o c a t a l y t i c a l l yr e d u c et h ed i s s o l v i n g o x y g e nt of o r mt h ea c t i v eo x y g e n - b a s e ds p e c i e sa tt h eh gf i l mm o d i f i e de l e c t r o d ei n a l k a l i n em e d i u m t h e n b a s e do nt h es e n s i t i v ec lr e s p o n s ep e r f o r m a n c e so fa c t i v e o x y g e n - b a s e ds p e c i e st ol u m i n o lc lr e a c t i o ns y s t e m ，an e wa n dh i g hs e n s i t i v ee c l m e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fi s o n i a z i dw a sd e v e l o p e d u n d e rt h eo p t i m u m e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ，t h ec a l i b r a t i o ng r a p h sa r el i n e a ro v e rt h er a n g e2 x1 0 4t o 2 0 xl 扩g m lf o ri s o n i a z i d t hd e t e c t i o nl i m i tw a s6 1 0 弼g m l 。t h ep r o p o s e d m e t h o dw a ss u c c e s s f u l l yu s e dt od e t e r m i n ei s o n i a z i di np h a r m a c e u t i c a lf o r m u l a t i o n s 2 、i tw a sf o u n dt h a t ，a f t e rt h eg r a p h i t ee l e c t r o d ew a sm o d i f i e dw i t ht h es i l v e r n a n o p a r t i c l e s ，t h ec h r o m i u m ( ) c o u l db ee f f e c t i v e l yp r e c o n c e n t r a t e da tt h es u r f a c eo f t h i sc h e m i c a l l ym o d i f i e de l e c t r o d e t h e n ，b a s e do nt h ei n s i t u e l e c t r o c h e m i c a l l y r e d u c i n go fc h r o m i u m ( ) i o nt of o r mt h ec h r o m i u m ( i i i ) i o na sw e l la st h es u i t a b l e l u m i n o l b a s e dc lr e a c t i o nm i c r o e n v i r o n m e n to f f e r e db ys i l v e rn a n o p a r t i c l e s t h e i v c h r o m i u m ( v i ) i o nc o u l db e s e l e c t i v ea n ds e n s i t i v ed e t e c t e dw i t ht h eh y d r o g e n p e r o x i d e l u m i n o lc ls y s t e m b a s e do nt h e s ef i n d i n g s ，ah i g h l ys e n s i t i v ea n ds e l e c t i v e c lm e t h o df o rc h r o m i u m ( ) i o nw a sd e v e l o p e di nt h i sp a p e r u n d e rt h eo p t i m u m e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ，t h el i n e a rc o n c e n t r a t i o nr a n g ew a sf o u n dt oo c c u rf r o m2 0 1 0 1 2 t o2 0 x 1 0 。9g m la n d t h e d e t e c t i o n l i m i t w a s6 1 0 一”g m 1 a sar e s u l t o f s e l e c t i v e p r e - c o n c e n t r a t i o na n de l e c t r o c h e m i c a l l yp r o d u c i n gc h r o m i u m ( i i i ) ，s u c hr e m a r k a b l e s e l e c t i v i t yw a sa c h i e v e dt h a tr e p r o d u c i b l eq u a n t i z a t i o no fc h r o m i u m ( v i ) i nw a t e r s a m p l e sw a sp o s s i b l e 3 、t h en a s c e n th 2 0 2w a si n s i t ue l e c t r o g e n e r a t e da tt h es u r f a c eo fg r a p h i t e e l e c t r o d ei nt h en a 2 c 0 3m e d i u m t h e n ，i tw a sf o u n dt h ew e a kc h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) o fl u m i n o lr e a c t i n gw i t hn a s c e n th 2 0 2c o u l db eg r e a t l ye n h a n c e db yh y d r a z i n es u l f a t e b a s e do nt h i sf i n d i n g ，an o v e le c lm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fh y d r a z i n es u l f a t e w a sd e v e l o p e d u n d e rt h eo p t i m u me x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ，t h ec a l i b r a t i o ng r a p h s w e r e l i n e a r o v e r t h er a n g e2 0 1 0 8 8 0 1 0 g m l f o rh y d r a z i n es u l f a t e t h e l i m i to f d e t e c t i o nw a s7 10 9g m lf o rh y d r a z i n es u l f a t ea n dt h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s 0 9 9 9 0 k e yw o r d s ：c h e m i l u m i n e s c e n c e ：e l e c t r o c o n v e r t i n ga n a l y t e si n s i t u ；l u m i n o l ； i s o n i a z i d ；c h r o m i u m ( v i ) ；h y d r a z i n es u l f a t e v 学位论文独创性声明 y9 0 0 1 1 9 本人声明所壁交的学位论文怒我在导师的指导下遴行的研究工作及取襻的研 究成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人已经 发表或撰写过豹磷巍成果，氇不镪食必获褥获西薅菠大学或其它教育机构鹣学位 或证书面使用谶的材料。对本文的研究做出重要贡献瓣个人和集体，均醴在文中 作了明确说明 学位论文使用授权声明 本人同意研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属陕西师范大 学。本人保诞肇业蒜校螽，发表本论文或使用本论文娥栗时署名单位仍为陕题师 范大学。学校露权保留学位论文辨瞄莺家主管部门藏冀它指定祝鞠送交论文的电 子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少髓复制并允许论文谶入学校 图书馆、院系资料室被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行捡索； 有寝将学位论文游拣 作者签名 舨。 日期：丝! 点 司 第一章综述 一、引言 化学发光是指在一些特殊的化学反应中，吸收了反应所产生的化学能而处于 电子激发态的反应中间体或反应产物由激发态回到基态时所产生的一种光辐射。 根据化学发光反应在某一时刻的发光强度( 如峰值强度) 或发光总量来确定反应中 相应组分含量的分析方法被称为化学发光分析法【j j 。 化学发光分析法的突出优点是灵敏度高，不需要外来光源，避免了瑞利散射 和拉曼散射等噪音，因而光电倍增管在高压下工作时具有比荧光法更高的信噪比， 与酶法反应相结合检测限可达1 2 0 个分子。线性范围宽，达六个数量级 2 】。此外还 具有仪器设备简单、分析快速、容易实现自动化等优点。已被成功地应用于生命 科学，材料科学，食品科学，临床医学以及环境检测等领域，成为现代分析领域 中一种有效的微量及痕量分析技术【3 0 j 。 1 化学发光分析法的原理 化学发光是指吸收了化学反应能的分子由激发态回到基态时所产生的光辐射 现象，广义的化学发光也包括电致化学发光。个化学反应要产生化学发光现象， 必须满足以下条件：第一是该反应必须提供足够的激发能，并由某一步骤单独提 供，因为前一步反应释放的能量将因振动弛豫消失在溶液中而不能发光；第二是 要有有利的反应过程，使化学反应的能量至少能被一种物质所接受并生成激发态； 第三是激发态分子必须具有一定的化学发光量子效率释放出光子，或者能够转移 它的能量给另一个分子使之进入激发态并释放出光子【8 j 。 化学发光反应之所以能用于分析测定，是因为化学发光强度与化学反应速度 相关联，因而一切影响反应速度的因素都可以作为建立测定方法的依据。 2 化学发光反应的主要类型 研究和应用最早的化学发光体系，以有机物作为发光剂的情况较多，如目前 研究较为成熟的有鲁米诺、光泽精、洛汾碱、过氧草酸酯等例，它们的发光效率较 高，现已广泛用于多种金属和非金属无机离子及有机物的分析，近几年，一些新 的发光剂及发光体系的研究成功，使化学发光分析呈现出新的局面i l “ 。 其中鲁米诺( 1 u m i 0 1 ) ，3 一氨基苯二酰肼，是一种重要的酰肼类化合物。它性质 稳定，结构简单，易于合成，而且无毒，不污染环境，水溶性较好，是最有效的 发光试剂之一i l 。从某种意义上说，没有这一试剂的出现，化学发光研究很难有 现在的水平。所以，对于鲁米诺的研究与应用一直都非常活跃 1 5 t 1 】。 自从1 9 2 8 年a l b r e c h t 报道了鲁米诺的化学发光现象以来【2 2 1 ，如今鲁米诺的化 学发光反应机理仍然没有得到满意的解决，但是一般认为鲁米诺化学发光体系的 反应机理主要是基于化学发光活性物质的有效利用、能量转移过程或表面活性剂 对发光反应微环境修饰而产生化学发光。 通常，在基于分析物增敏氧化剂氧化鲁米诺化学发光体系的研究工作中，鲁米 诺在碱性溶液( p h = 1 0 左右) 中，首先形成单价阴离子，然后在催化剂的催化下与 溶液中的溶解氧或者过氧化氢发生氧化还原反应，生成激发态的二价阴离子氨基 肽酸盐( a p d ) ，a p d 经非辐射性跃迁回到基态时，放出光子( 图1 ) b 。 啦一： 图1 碱性溶液中鲁米诺化学发光反应可能的机理 由此看出，氧化还原反应的化学转换过程，对于化学发光的j l 匝币t j 进行尤为重 要。从已报道的文献看，人们多利用氧化转换过程，实现化学发光检测的目的。 常用的氧化剂有h 2 0 2 、k 1 0 4 、b r 2 、k 2 s 2 0 8 、k c l 0 3 、k 1 0 3 、k b r 0 3 、k 2 c r 2 0 7 、 1 2 、k m n 0 4 、c i o 。、b r o 一、0 2 。、m n ( i i i ) 、c o ( i i i ) 、a g ( i i ) 等。其中利用化学发光 增强剂来提高发光体系的灵敏度的方法地提出引起了人们的极大关注。下面就从 几种常见的鲁米诺一氧化剂化学发光体系综述近几年来人们基于分析物增敏氧化剂 氧化鲁米诺化学发光体系方法的研究工作。 二、基于分析物增敏氧化剂氧化鲁米诺化学发光体系方法的研究 2 1 鲁米诺h 2 0 2 化学发光体系 在碱性水溶液中，以h 2 0 2 作为氧化剂时，可以观察到明显的化学发光现象， 催化剂的存在使得反应更为激烈。自从1 9 2 8 年，a l b l e c h t l 2 2 1 首次报道了鲁米诺与 h 2 0 2 在碱性溶液中的化学发光行为以后，该化学发光反应主要被用来测定氧化剂 和无机金属离子。在通常情况f 鲁米诺与h 2 0 2 的化学发光反应相当缓慢，但当 有某些催化剂存在时，反应非常迅速。最常用的催化剂是过渡金属离子，在很大 睁 鲁1 l 睁 芑此 睁 浓度范围内，金属离子浓度与发光强度成正比，从而可进行某些金属离子的化学 发光分析。实质是通过这些金属离子的化学转换而大量生成化学发光活性中间体： 羟基自由基( 图2 ) ，实现它们对鲁米诺一h 2 0 2 化学发光体系化学发光的催化作用。 利用这一性质可测定的过渡金属离子有铁( 1 i i ) 1 2 4 l 、银( i ) 2 5 1 、铜( i i ) 2 6 , 2 7 1 、镍( i i ) 2 7 1 、 锰( i i ) 【2 8 】、g 吕( i i i ) 1 2 9 1 、铬( ) 3 0 】、钴( i i ) 1 3 1 1 等。 m “- + h 2 0 2 一m ( ”一1 卜+ h 0 2 + h +( 1 ) m ( “卜+ h 2 0 2 一m “+ + h o + o h 一( 2 ) 图2 此外，基于某些物质对鲁米诺一过渡金属离子一h 2 0 z 体系化学发光的增敏作用 开展了一系列的工作。从己报道的文献看，主要有两大方面：一、实现对过渡金 属离子或过氧化氢的测定，并改善了某些分析特性( 如：灵敏度) 3 2 - 3 5 ；二、实现 对这些增敏物质的分析测定”】。对于这两方面的工作，究其本质而言，依然是 通过这些增敏物质和过渡金属离子的化学转换，经过不同的化学转换过程，大量 生成化学发光活性中间体，实现对鲁米诺一过渡金属离子一h ：0 2 体系化学发光的增 敏作用。 x i a o 等日8 1 基于碳酸盐与溴化物对鲁米诺铬( 1 1 1 ) 一h 2 0 2 体系化学发光的增敏 作用，建立了一种高灵敏地测定铬( 1 l i ) 的分析方法，检出限达( 2 1 0 1 1t o o l l ) ，与 建立在单纯基于铬( i i i ) 对鲁米诺。h 2 0 2 催化作用实现铬( i i i ) 的测定相比，极大地提 高了灵敏度。其反应机理如图3 所示。 m n + + h 2 0 2 一m ( “。1 ) + + h 0 2 + h +( 1 ) m ( n - d + + h 2 0 2 一m ”+ + h o + o h 。( 2 ) h o + c 0 1 2 一o h + c 0 3 b r 。+ 0 h - b r o h b r o h + h + ，b r 十h ，o b r 。+ b r ，b r 2 。 b r 2 + c 0 3 2 - 一2 b r - + c 0 3 图3 ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 同样是鲁米诺铬( 1 1 1 ) h 2 0 2 体系，朱果逸口9 j 等基于抗坏血酸对铬( ) 化学转换 产生的铬( i i i ) ，构成经典的鲁米诺一铬( i i i ) h 2 0 2 化学发光体系，建立了种快速测 定痕量抗坏血酸的新方法。该方法线性范围为8 0 x 1 0 - 9 1 6 1 0 4m o l l ，检出限为 8 1 0 。9m o l l 。用于医用维生素c 片剂中抗坏血酸含量的测定，结果令人满意。 此外，w h e a t l e y 等利用半胱氨酸、谷胱甘肽对鲁米诺c o ( i i ) 一h 2 0 2 体系的 增敏作用，建立了一种半胱氨酸、谷胱甘肽的测定方法。并对机理进行了讨论。 他们研究发现，增敏作用不仅仅来源于c o ( ) ，除此之外，待测物中的亚硝酸基经 过化学转换，很容易转变成两种化学发光活性物质：一氧化氮和羟自由基，从而 实现了对鲁米诺一h 2 0 2 化学发光体系的增敏作用。 研究发现，像半胱氨酸、谷胱氨肽、亚硫酸盐、硫化物、连二硫酸盐、乙酰 半胱氨酸、硫胺、卡托普利等含硫化合物即使在无金属催化的情况下，依然表现 出对鲁米诺- h 2 0 z 体系强烈地增敏作用【4 ”。这种增敏作用很大程度上是因为待测物 中的胺基、氧硫键等经过化学转换，转变成化学发光活性物质活性氧，从而实现 了对鲁米诺一h 2 0 ：化学发光体系的增敏作用。据此建立了这些含硫化合物的化学发 光检测新方法。 通过鲁米诺一h 2 0 2 化学发光体系测定的大多数有机化台物也与上述硫化物相 似，从根本上说，都是通过化学转换，大量生成化学发光活性中间体，实现对鲁 米诺一h 2 0 2 化学发光体系化学发光的增敏作用【4 2 ，4 3 1 。 还有许多过氧化物酶催化分解反应产生的过氧化氢浓度可以通过这一体系得 到测定，这样就可以通过这样一个化学转换过程实现对诸如葡萄糖、氨基酸等物 质的测定。 2 2 鲁米诺1 ( 3 f e ( c n ) 6 化学发光体系 过渡金属与其他物质形成配合物或者盐之后，催化的特性会发生很大的变化， 比较典型的i 3 f e ( c n ) 6 在鲁米诺发光体系中占有重要的地位【4 4 4 5 l ，它对鲁米诺 h 2 0 2 化学发光催化能力相当高，并且稳定性好，经常被用于h 2 0 2 的微量分析， 测定灵敏度可以达到1 0 9 m o l l 左右【4 “。 在氢氧化钠水溶液中，k 3 f e ( c n ) 6 作为催化剂时，k 3 f e ( c n ) 6 浓度及溶解氧对 最大化学发光强度影响很大。研究表明，在碱性介质中，k 3 f e ( c n ) 。氧化鲁米诺与 化学发光的激发态产物与h 2 0 2 氧化鲁米诺与化学发光的激发态产物一样，都是 氨基邻苯二甲酸盐离子【8 l 。s h e v l i n 和n e u f e l d 4 7 】对这一化学发光反应进行了深入 的研究，对其反应机理作了深入的探讨，提出以下可能的反应模式。他们指出 k 3 f e ( c n ) 6 与鲁米诺间的化学发光反应是一个典型的单电子氧化过程。在反应中， 鲁米诺首先解离为鲁米诺阴离子，鲁米诺阴离子被k ，f e ( c n ) 6 氧化为鲁米诺游离 基，鲁米诺游离基进一步被溶解氧氧化产生激发态氨基邻苯二甲酸阴离子，当其 回到基态时，产生化学发光。 与鲁米诺一h 2 0 2 化学发光体系相似，鲁米诺k ，f e ( c n ) 6 化学发光的产生依然来 源于化学转换所产生的化学发光活性中间体与鲁米诺问的相互作用。谈及鲁米诺 一k 3 f e ( c n ) 6 化学发光增敏体系的应用，从已报道的文献看，主要有以下三个方面： 2 2 1 基于酶促反应的化学发光分析 利用k 3 f e ( c n ) 6 对鲁米诺h 2 0 2 化学发光的催化作用测定h 2 0 2 的文献早有 报道【4 8 ，许多具有生物活性的物质如糖类、氨基酸在经过酶促反应的化学转换后 都可转换为h 2 0 2 ，生成的h 2 0 2 可用k 3 f e ( c n ) 6 催化的鲁米诺化学发光反应加以 检测，据此可实现对一大类具有生物活性物质的化学发光测定 4 9 - 5 5 。酶的固定化 技术为此法的发展注入了新的活力5 胡，g r e e n w a y 等 5 7 1 将尿酸氧化酶用戊二醛交联 法固定于氨基化的多空玻璃上，制备了高活性的尿酸氧化酶柱，将此酶柱接入流 动注射系统中，用流动注射化学发光检测经酶促反应转换生成的过氧化氢，用于 血液中尿酸的测定，每次测定不超过lm i n 。 2 2 2 基于亚铁氰化钾的无机偶合化学分析 章竹君等【58 】1 9 8 8 年首次提出无机偶合化学发光分析这一概念，是指将诸如催 化动力学反应、氧化还原反应等化学法用于化学发光反应相结合，实现对参与化 学反应的反应物的间接化学发光测定，其对于拓宽化学发光分析的应用范围有着 重要的作用。就本质而言，这是一种典型的化学转换过程。 在一定条件下，亚铁氰化钾经一些氧化剂的氧化转换生成铁氰化钾，生成的 铁氰化钾在碱性溶液中氧化鲁米诺可产生强的化学发光，据此可测定铬( ) ”、钒 ( v ) 6 0 1 、铁0 i i ) 6 1 1 及亚硝酸根6 2 1 等无机氧化剂；基于此原理，z h a n g 等将鲁米诺和 亚铁氰化钾固定在阴离子交换柱上，建立了测定铬( ) 和钒( v ) 的流通式化学发光 传感器，并成功地用于环境水样中铬( ) 1 6 3 1 和钒( v ) 6 4 1 的检测；此外，亚铁氰化钾 在一定条件下也可与汞( i i ) 和银( i ) 发生配位取代反应置换出氰根，置换出的氰根 可参与铜( i i ) 催化的鲁米诺反应，据此测定环境水样中的汞( 1 i ) 1 6 5 1 和银( i ) 忡“。 2 2 3 有机物增敏鲁米诺一k 3 f e ( c n ) 6 化学发光体系 章竹君等【67 】基于苯酚对鲁米诺k 3 f e ( c n ) 6 化学发光体系有增敏作用，建立起 测定苯酚的新方法。苯酚浓度在0 0 1 1 0i t i l 范围内与化学发光强度呈良好的 线性关系，成功用于废水中苯酚的测定。可能的机理如图4 所示： o h口0