量子点电化学发光研究进展及展望

电化学发光因具有低背景、高灵敏度的优势已成为当前最先进的体外诊断技术之一.以三联吡啶钌为代表的分子型电化学发光体系虽然实现了商业化应用,但其光学性质已无法满足电化学发光分析的发展需求.量子点作为新一代的理想发光材料在电化学发光领域表现出巨大的应用前景.然而,由于对量子点电化学发光的过程和机理研究尚不充分,目前量子点电化学发光的各项性能均有待提升.本文聚焦于量子点电化学发光领域的关键科学问题,在总结该领域重要研究进展的基础上,指出光谱学、合成化学及电分析化学等多领域学科交叉是未来量子点电化学发光研究的重要发展方向.     

CdSe量子点修饰电极电化学发光法测定叶酸

制备了水溶性的CdSe量子点,用紫外光谱和荧光光谱对其进行了表征.并将其修饰到金电极的表面,得到了CdSe量子点修饰电极(CdSe/GE),研究了其电化学发光性质.结果表明:在强碱介质中,CdSe/GE对鲁米诺电化学发光具有增敏作用,在此发光体系中加入叶酸后,会产生进一步增强的电化学发光信号,由此建立了电化学发光检测叶酸的新方法.考察了缓冲溶液pH值、鲁米诺的浓度和扫速等条件对电化学发光强度的影响.在优化的实验条件下,叶酸在1×10~(-13)~1.1×10~(-4) mol/L浓度范围内与相对发光强度(ΔI)呈现良好的线性关系,检测限为6.0×10~(-14) mol/L(S/N=3),并用于市售叶酸片剂中叶酸的测定,得到令人满意的实验结果.     

荧光可调控的碳量子点的电化学制备及性质研究

采用循环伏安法（Cyclic Voltammetry,CV）在碱性条件下电解石墨棒,得到水溶性的荧光碳量子点. 通过透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman spectrum）、原子力显微镜（AFM）对所制备的碳量子点进行形貌及结构表征,发现该碳量子点由1～4层石墨烯片层堆积形成,粒径在19 nm左右,厚度在1 nm左右. 通过荧光光谱（PL）、紫外可见吸收光谱（UV-vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）对所制备的碳量子点进行性质测定,发现该碳量子点在400和525 nm处有两个荧光发射峰,且通过控制扫描周数可以调节两个发射峰的相对强度,从而调控碳量子点的荧光颜色：随着扫描周数的增加,400 nm处发射峰的相对强度逐渐减小,而525 nm处发射峰的相对强度逐渐增大,两个荧光发射峰分别与碳量子点的π-π共轭体系和含氧官能团的n-π共轭体系有关.     

葡萄糖氧化酶在水溶性CdTe量子点上的直接电化学研究

利用合成的Cd Te量子点(QDs)作修饰材料,将葡萄糖氧化酶(GOD)固定在水溶性Cd Te量子点表面,制备了葡萄糖氧化酶Cd Te量子点修饰碳糊电极(GOD/Cd Te/CPE),实现了GOD在电极表面的直接电化学。Cd Te QDs能有效地加速葡萄糖氧化酶(GOD)与电极表面的直接电子转移,电子传递效率比无QDs Cd Te存在时提高约8倍;电子转移速率常数(K)为0.14 s-1,传递系数(α)为0.60,GOD在GOD/Cd Te/CPE表面的平均覆盖量(Γ)为7.9×10-8mol/cm2。GOD/Cd Te/CPE电极作为第三代葡萄糖电化学生物传感器,成功应用于葡萄糖浓度的检测,其线性范围为0.050~0.32 mmol/L,检出限为0.020 mmol/L。GOD/Cd Te/CPE的制备方法简单,稳定性强,具有优良的选择性和重现性,且响应速度快。     

碳量子点增敏的葡萄糖分子印迹电化学传感器

以3-氨基苯硼酸为功能单体,葡萄糖为模板分子,在碳量子点和壳聚糖修饰的玻碳电极表面电聚合生成分子印迹聚合物膜,构建了无酶分子印迹电化学传感器,用于葡萄糖的高灵敏测定。采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV)研究传感器的电化学特性及分析特性。在最优条件下,DPV电流响应的变化值与葡萄糖浓度在0.1～1.0μmol/L和1.0～300μmol/L范围内分别呈现良好的线性关系,线性方程分别为ΔI_p(μA)=3.792+23.41C (R²=0.9968)和ΔI_p(μA)=28.18+0.1316C (R2=0.9914),检出限为0.034μmol/L (3σ/k)。将此传感器应用于体液中葡萄糖的测定,回收率为95.1%～106.8%。     

量子点电化学发光及其在生物分析中的应用

量子点作为一种新型的电化学发光体具有独特的理化性质,是电化学发光分析领域的研究热点之一.本文简要介绍了量子点电化学发光的机理,回顾了近几年来功能化量子点作为电化学发光体在免疫分析、核酸分析、适体分析、细胞表面聚糖分析等方面的应用,并对其今后的发展方向作了展望.     

量子点CdS电化学发光传感器对DNA损伤研究

研制了用于研究DNA损伤的电化学发光传感器。在0.1 mol/L CdCl2和0.02 mol/L Na2S2O3(0.1mol/L HCl调节至pH 2～3,50℃)溶液中,采用循环伏安法(CV)在玻碳电极表面原位沉积硫化镉纳米晶,构建了硫化镉纳米晶修饰的电极界面(CdS QDs/GCE);以半胱氨酸为连接剂,利用羧氨键(CONH)将氨基修饰的短链DNA组装到CdS表面(DNA/CdS QDs/GCE)。以H2O2为共反应剂,利用电化学发光方法研究了全氟辛烷磺酸对DNA的损伤。结果表明,全氟辛烷磺酸温浴后的双链DNA修饰硫化镉的电化学发光信号强度介于单链和双链DNA之间,且随着全氟辛烷磺酸浓度的增加,电化学发光信号值变大,同时电化学阻抗曲线显示全氟辛烷磺酸致电极界面的电子传递性能降低。可以推测,PFOS可能导致DNA链的扭曲或断裂。     

大尺寸石墨烯量子点组装体的制备及电化学发光性能

对氧化石墨烯纳米材料进行HNO₃氧化处理, 制备了水溶性好且具有强电化学发光(ECL)活性的大尺寸石墨烯量子点组装体(Large-sized graphene quantum dot assemblies, LSGQD-NAs). 利用透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等方法对其进行了表征, 结果表明, 石墨烯量子点组装体的平均高度为20 nm, 且富含大量的羟基和羧基. 电化学测试结果显示, 在共反应物K₂S₂O₈存在下, LSGQD-NAs在阴极产生很强的ECL(峰值约在685 nm); 并推测了其ECL反应机理, 发现LSGQD-NAs容易通过中心未氧化的石墨烯π-π作用于GC电极表面进行组装修饰. 本研究为基于石墨烯量子点ECL传感器的研究提供了新方法.     

石墨烯量子点/PtAu复合电极应用于四环素的电化学检测

制备了石墨烯量子点(GQDs)、Pt和Au纳米粒子修饰玻碳电极(GQDs/PtAu/GCE),并应用于四环素(TTC)的电化学检测。研究TTC在GQDs/PtAu/GCE上的电催化行为和反应机理。GQDs/PtAu/GCE复合电极的形貌和性质通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)和电化学技术表征。研究结果表明,GQDs/PtAu/GCE对TTC的电化学氧化具有良好的催化行为,氧化过程出现2个阳极峰,其中高电位氧化峰较稳定。通过计算得出,TTC电催化氧化是2电子转移的催化反应,电子转移速率常数k_s为100.6/s。采用循环伏安法检测高浓度TTC,氧化峰电流与其浓度在1.0×10~(-4)～0.2 mol/L范围呈现良好的正相关性。采用安培法检测低浓度TTC,催化电流与TTC浓度呈现两段线性区间,线性范围分别为5.0×10~(-7)～3.5×10~(-5) mol/L(I_p=18.59c_(TTC)+0.0364,R~2=0.9922),4.5×10~(-5)～2.25×10~(-4) mol/L(I_p=3.368c_(TTC)+0.5744,R~2=0.9942),方法的检出限为1.5×10~(-7) mol/L。该GQDs/PtAu/GCE修饰电极具有良好的稳定性和重复性,应用于实际样品中TTC的测定,加标回收率为95.6%～105.7%。     

聚苯胺膜电化学原位导电性的测定及其反应动力学

自行开发了电化学原位膜导电性测量仪(ECC). 该测量仪将电化学的电位控制方法与电导率的测量有机地结合在一起, 同时辅以双带及阵列探针电极, 可在电化学电位调制下测定原位聚合物膜导电性的变化, 特别是可以进行高时间分辨的动力学测量. 以此为基础, 测定了对电化学电位调制下导电聚合物膜导电性能, 研究了电化学聚合的聚苯胺膜在一系列不同电位老化条件下的反应动力学.     

A Packed Graphite Cell for Thin-Layer Electrochemistry

Abstract

A thin-layer electrochemical cell, which consists of a bed of graphite granules, is described and evaluated for chronopotentiometric experiments. The dependence of transition time on concentration is linear (within 3%) for a single component and the transition time of a component is independent of the concentrations of other electroactive materials in the solution.     

阳离子交换树脂对钙拮抗剂的吸附及控释特性

离子交换树脂是一类功能高分子材料．长期以来应用于分析化学、蛋白质化学、纯水制备等领域．近年来 ,离子交换树脂也逐渐应用于ＤＲＳ的研究和开发 ,即口服药物树脂复合物缓释给药系统 (ＯｒａｌＤｒｕｇ ＲｅｓｉｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＲｅｌｅａｓｅＳｙｓｔｅｍ,ＯＤＲＣＲＳ)．与其他的给药系统相比,ＯＲＣＲＳ的最主要的优点是能制成稳定性良好的液体控释制剂,供儿童及有吞咽困难的老年人服用［１ ３］．中枢镇咳药美沙芬药物树脂复合物液体控释制剂（Ｄｅｌｓｙｍ）的上市被认为是药物控释技术的一大突破［４］．盐酸维拉帕米 (…     

基于WS2量子点材料固定葡萄糖氧化酶的直接电化学及其生物传感研究

采用水热法制备水溶性WS₂量子点（WS₂ QDs）材料,并将该材料进一步用于葡萄糖氧化酶（GOx）的有效固定,构建GOx/W₂ QDs/GCE传感界面. 采用透射电镜、紫外-可见光谱和电化学等方法对材料的形貌、GOx的固定化过程,以及传感器的直接电化学和电催化性能进行了表征. 结果表明,WS₂ QDs材料能够有效促进GOx与电极之间的直接电子转移. 并且,基于该传感器对葡萄糖良好的电催化作用,该方法有效实现了对葡萄糖的高灵敏检测,其线性范围为25 ~ 100 μmol·L^-1和100 ~ 600 μmol·L^-1,检测限为5.0 μmol·L^-1（S/N=3）. 该传感器具有良好的选择性、重现性和稳定性,可用于实际样品血糖的分析测定.     

细胞电化学的研究进展

本文从细胞化学组成的电化学研究、细胞生物生理行为的电化学研究、细胞分析传感器、细胞的电场和电磁场生化效应及其应用等4 个方面介绍细胞电化学的原理和方法。综述了近年来细胞电化学的研究内容和最新进展, 探讨了细胞电化学的发展方向。     

有机电化学合成简谈

本文简要介绍了有机电化学合成的体系,研究方法和技术及主要特征。以C=C类物质为例介绍了有机电化学合成中的各类反应,并以己二腈的电合成为例介绍了相应的工业化应用。试图以CO2的电化学固定利用为例介绍了有机电化学合成的研究动向。     

An Exchange Charge Model for Covalent Bonds in Simple Homonuclear Diatomic Molecules

The point charge in Parr's simple bond charge model is replaced by the exchange charge, which can be evaluated according to a simple ab initio method. The calculated exchange charge correlate well with the experimental values of force constants and dissociation energies for homonuclear diatomic molecules H₂, Li₂, F₂, Na₂ and Cl₂.     

Electrochemistry of nanobubbles

Gas bubble formation is a common phenomenon in numerous electrochemical processes, such as water splitting, chloralkaline process, and fuel cells. Many efforts have been made to understand the behaviors of microsized or larger gas bubbles in electrochemical systems in the past few decades. It was not until recent years that the electrochemistry of nanosized gas bubbles (nanobubbles) has begun receiving attention. In this short review, we summarize recent advances in the field of electrochemistry of nanobubbles, ranging from new fundamental understandings of nanobubble behaviors to the development of novel bubble-based applications inspired by the basic research of nanobubble electrochemistry.