题目：提高化学发光和电化学发光分析灵敏度的方法研究

现代分析化学的成就为当代以生命科学、信息科学、材料科学、能源科学、环境科学为先导的现代科学技术的发展做出了巨大的贡献，已成为解决这些领域中问题的关键因素。同时，现代科学技术的发展对分析化学提出的高灵敏度、高选择性、自动化、原位、活体、实时和微型化等要求，既是21世纪分析化学发展的方向，又是分析化学所面临的巨大挑战。当今，分离技术的日臻成熟、联用技术的应用等使分析化学的选择性已有了长足的进步，因此，方法灵敏度的进一步提高显得尤为重要。作为分析方法长期以来所追求的目标，追求高的灵敏度仍是现代分析化学学科的发展趋势之一，受到很多分析化学工作者的关注。当代许多新的技术和方法都对分析方法灵敏度的提高做出了巨大贡献，如激光技术、生物技术、纳米技术、微电子技术、计量学等。

化学发光分析法以其灵敏度高、线性范围宽、分析速度快以及仪器设备相对简单便宜等诸多优点，在痕量分析领域显示出广泛的应用前景。近年来，在化学发光分析研究中，一些新技术，诸如与分离方法的联用技术、化学发光成像技术、纳米技术、仪器装置的集成化和微型化技术的应用，为化学发光分析注入了新的活力，极大地改善了化学发光分析方法的选择性，也使化学发光分析方法的灵敏度和分析效率以及其它一些分析性能得到进一步的提高，分析领域进一步扩大。
本研究工作旨在提高化学发光和电化学发光分析的灵敏度，改善化学发光和电化学发光的分析特性。本论文主要分为两部分，第一部分为综述，第二部分为研究报告。综述部分对信号放大效应在电分析化学和发光分析中的研究和应用进行了综述。第二部分为具体的研究工作，我们从三个方面着手提高化学发光和电化学发光分析方法的灵敏度，改善化学发光和电化学发光的分析特性，主要包括将复合膜技术与电化学发光结合、将纳米材料与化学发光结合以及将电化学平行催化循环放大效应与化学发光结合等方法来改善化学发光和电化学发光分析特性的工作。
（一）、复合膜修饰电极电化学发光研究
1．聚（鲁米诺-联苯胺）复合膜电化学发光研究
在酸性溶液中，利用电聚合方法可以在电极表面将鲁米诺与联苯胺聚合于石墨电极表面。该复合膜呈现出不同于纯聚鲁米诺膜的电化学发光特性，复合膜中的聚合态联苯胺为其中的聚合态鲁米诺提供了更为合适的电极表面化学发光微环境，对电极表面聚合态鲁米诺的发光反应起到了一定的调节作用。研究发现，作为发光体的3-氨基邻苯二甲酸根离子在聚（鲁米诺-联苯胺）复合膜中的发光量子产率高于其在纯聚鲁米诺膜中的发光量子产率。以过氧化氢为分析物考察了该聚（鲁米诺-联苯胺）复合膜修饰电极的电化学发光性能，发现该复合膜修饰电极呈现出对过氧化氢更好的电化学发光响应。基于此提出了一种利用复合膜提高聚鲁米诺电化学发光分析灵敏度、改善聚鲁米诺电化学发光分析特性的新思路。
2．基于电聚合聚（苯胺-鲁米诺）复合纳米线的葡萄糖电化学发光传感器研究
在本研究工作中发现，采用电聚合方法可以将聚鲁米诺和聚苯胺纳米线复合在电极表面，形成聚（苯胺-鲁米诺）复合纳米线，且该复合纳米线呈现出良好的电化学发光行为，复合纳米线中的聚鲁米诺在低电位处的发光信号得到放大。此外，该复合纳米线的纳米微结构具有大的比表面积和良好的电子传递能力，能加大酶在电极表面的固定化的量和加速聚鲁米诺与电极之间的电子传递速度。利用戊二醛为交联剂将葡萄糖氧化酶与聚（苯胺-鲁米诺）复合纳米线交联，将葡萄糖氧化酶固定在电极表面。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下产生葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢与电极表面复合纳米线中的聚鲁米诺反应产生增敏的电化学发光信号。基于此构建了聚（苯胺-鲁米诺）复合纳米线葡萄糖电化学发光传感器。
3．基于化学氧化合成的聚（苯胺-鲁米诺）复合纳米线电化学发光研究
在液相中合成了聚（苯胺-鲁米诺）复合纳米线，该复合纳米线呈现出良好的电化学发光信号。由于苯胺与鲁米诺的聚合，复合纳米线中的聚合态鲁米诺的荧光最大发射波长发生红移；由于聚苯胺的分子导线作用可以加速复合纳米线中聚鲁米诺及溶液中过氧化氢与电极表面聚鲁米诺之间的电子传递速度和效率，因此该复合纳米线呈现出对过氧化氢良好的电化学发光响应。
4．电沉积二氧化硅-壳聚糖-金纳米粒子-Ru(bpy)32+复合膜修饰电极电化学发光研究
将石墨电极置于含壳聚糖-金纳米粒子复合物、Ru(bpy)32+和TEOS的溶胶中，通过电沉积方法在石墨电极表面获得了silica-壳聚糖-金纳米粒子-Ru(bpy)32+复合膜。壳聚糖的引入使得电沉积silica膜修饰电极对阴离子的响应效率得以改善，复合膜中的金纳米粒子对复合膜的电子传递性能有了较大提高。以草酸根阴离子为研究对象，发现壳聚糖表面所带正电荷与草酸根阴离子相互作用，使草酸根在电极表面富集，浓度增加。由于复合膜的富集作用和金纳米粒子的快速电子传递功能，因此该复合silica膜修饰电极对草酸根离子的电化学发光响应信号得以放大。
（二）、基于纳米材料对药物小分子的富集和光催化效应的光致化学发光分析法研究
利用循环伏安法、电位法和化学发光法考察了Co2+掺杂TiO2纳米粒子表面光催化诱导产生超氧阴离子自由基的行为特征。盐酸丙卡特罗在Co2+掺杂TiO2纳米粒子表面具有一定的富集效应，且对Co2+掺杂TiO2纳米粒子光催化下鲁米诺体系的光致化学发光信号具有良好的增敏效应。盐酸丙卡特罗在纳米粒子表面的富集效应及其在纳米材料表面直接原位光催化反应赋予了光致化学发光长时间发光特性，放大了光致化学发光信号强度。据此建立了光致化学发光高灵敏测定盐酸丙卡特罗的分析方法，拓展了Co2+掺杂TiO2纳米粒子表面鲁米诺光致化学发光分析法的应用范围。
（三）、电化学平行催化循环放大效应与化学发光偶合提高电化学发光分析灵敏度的研究
以胱氨酸为代表研究了有机物电化学平行催化循环放大反应与化学发光信号传感相偶合以提高分析物测定灵敏度的可行性。在含有过硫酸钾的碱性介质中，胱氨酸可在石墨电极表面上循环反应，产生平行催化效应；荧光素可与胱氨酸催化还原过硫酸钾的产物进行化学发光反应，产生强烈的化学发光信号，且化学发光信号与胱氨酸的浓度线性相关。对电化学和化学发光反应特性的考察显示电化学平行催化反应的速度远快于化学发光反应速度，因此为电化学平行催化循环信号放大反应和化学发光信号传感的偶合以及高灵敏测定胱氨酸提供了可能。据此，建立了一种测定胱氨酸的电化学发光分析新方法，同时提出了电化学平行催化反应与化学发光信号传感相结合提高电化学发光分析方法灵敏度的新思路。