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由于氧在生命过程中具有不可或缺的重要作用,人们采用了各种方法对氧的检测进行了广泛而深入的研究,其中大多数的研究方法是基于单纯的电化学方法或荧光分析法。众所周知,电致化学发光(ECL)是一种具有很高灵敏度的分析方法,并且ECL过程具有与荧光类似的弛豫过程,因此氧对ECL过程应该具有与其对荧光过程相类似的影响。然而,较少有氧与ECL研究和应用的文献报道,特别是水相方面的研究。这可能是由于参与水相ECL反应过程的化学成分较多,难以准确定性氧在每一个反应步骤中的作用。因此,本论文工作是以水溶液中氧对ECL反应过程的影响为主线开展的。利用三(4,7-二苯基-1,10-邻菲咯啉)合钌(Ru(dpp)3(ClO4)2)掺杂的绝氧纳米聚合物球(RPN),将氧从Ru(dpp)3(ClO4)2的ECL各个过程中隔离,通过相应的对比实验,初步研究了在水溶液中氧对ECL反应过程的具体影响;其次,在此基础上制备了一种基于ECL猝灭原理的溶解氧传感器。
本论文共包含三章的内容:
第一章文献综述。主要介绍了ECL的基本原理、发光材料的发展概况以及溶解氧检测方法的研究进展,并介绍了基于ECL技术的溶解氧研究的进展情况。最后,提出了本论文研究工作的思路和意义。
第二章进行了溶解氧对水相ECL过程影响的研究。采用沉淀聚合法合成RPN,用其修饰玻碳电极,获得RPN修饰的RPN-GCE,并与对氧敏感的Ru(dpp)3(ClO4)2-Nafion修饰电极(TR-GCE)为对比,考察了水相中氧对ECL过程的影响。实验证实了在未将氧与发光试剂隔绝的情况下,氧对ECL过程的影响不只局限于对发光试剂激发态的猝灭,氧同时也对共反应物自由基具有强烈的猝灭作用。在氧与发光试剂隔绝,并且氧浓度比例小于20%的情况下,氧还可以转化为氢氧根离子,作为共反应物刺激增强ECL强度。
第三章的研究工作是在第二章的研究工作基础之上,制备了基于ECL及光猝灭原理的溶解氧传感器。为了提高检测的灵敏度,实验中采用了对氧较为敏感的Ru(dpp)3(ClO4)2作为发光试剂,并采用Nafion离子聚合物膜作为导电膜固定Ru(dpp)3(ClO4)2。该传感器无需外界激发光源,降低了背景噪音,具有较低的氧检测限。