2.3 结果与讨论 08

2.3.1氮掺杂石墨烯和血红素@氮掺杂石墨烯的表征 08

2.3.2基于量子点阴极电致化学发光的猝灭机理 11

2.3.3免疫传感器的电致化学发光行为及分析性能 13

2.4结论 14

 第一章 绪论

1.1背景

自从2002年科学杂志报道了硅纳米粒子的电致化学发光(electrogenerated chemiluminescence，简称ECL)之后，各种尺寸和形貌的纳米材料作为电致化学发光纳米发光体被用于生物分析。源自这些纳米发光体的ECL及其相关的众多生物功能化方法的阐述，为构建新型ECL生物传感器件提供了优异的信号传导平台。本章全面回顾了近期有关纳米粒子(nanoparticles，简称NPs) ECL的原理与体系、具有ECL功能的NPs的改进、ECL生物传感方法学及其在生物小分子检测、酶传感、免疫分析、DNA分析和细胞传感应用等领域所取得的进展(示意图1−1)。

 Recent advances in electrochemiluminescence of nanomaterials and their application in bioanalysis are reviewed.

1.2关于ECL及量子点

1.2.1 ECL简介

电致化学发光，顾名思义，是一种由电化学触发生成的激发态物种的能量弛豫所产生的光辐射。ECL发光物种最初是格氏试剂和鲁米诺试剂，继而拓展至稠环芳香族碳氢化合物(PAHs)和有机金属化合物，同时它们的ECL特性也得以逐步阐明。发展ECL发光体对实现ECL技术具有重要的意义。由于ECL技术本质上代表电化学和光谱学之间的密切结合，通过整合二者的优势使ECL相对其他光学方法具有独特的优势：首先，它无需光源并且没有来自散射光和发光杂质的无效背景信号，因此灵敏度较高；其次，鉴于ECL发光体与共反应剂之间的关系，和通过电位调控的激发态，ECL因而具有较高的特异性。ECL现已在临床诊断、食品质量监督、环境监控和生化战争试剂检测等领域，成为强大的分析工具[7,8]。ECL过程依靠电极表面高效的电子转移过程产生激发态，当其跃迁回基态时产生光子辐射。ECL技术集成了发光分析高灵敏度和电化学电位可控性的优点，极大地吸引了分析化学工作者的兴趣。论文网

1.2.2 ECL的原理过程

ECL过程是将电能转化为辐射能。期间稳定的前驱体经历了在电极表面的氧化还原过程生成活跃的中间过渡态，这些过渡态再经历不同的反应过程生成激发态，当跃迁回至基态时便辐射出光子发光。这里要强调的是，ECL与化学发光(CL)过程是不同的，二者不能被混淆。虽然两个过程均经历了电子转移反应形成高能的激发态，且光子辐射都是通过产生的高能激发态跃迁回至基态发生，但是化学发光由反应物的化学反应控制;而ECL过程则由控制电极电位的施加和断开控制激发态的生成。它们产生激发态的途径是不同的，因此激发的形式和特点也存在很大的区别。PL过程中发光团分子吸收某种波长的入射光光子，电子由HOMO轨道跃迁到LUMO轨道得到激发态，当跃迁回至基态时便发出比入射光波长长的荧光。

1.2.3量子点简介

半导体纳米晶体，即量子点(quantum dots，简称QDs)是一种新兴的发光材料，有着独特的发光性质和光学稳定性。随着科技的发展，人们的认知领域从宏观世界提升至纳米尺度，形成了一种全新的科研思维。目前，纳米技术己经广泛渗透到化学、生物、医学、材料、电子等学科领域，形成了一个融前沿基础学科和高科技为一体的完整体系。功能纳米材料的开发与应用是纳米技术的重要研究内容和发展方向，而量子点以其优异性质成为该领域的研究重点。