基于金属纳米簇的电化学发光分析应用研究进展

近年来,基于金属纳米簇结构的电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)特性发展新型分析检测方法已成为分析化学领域的研究热点.金属纳米簇作为一类介于分子和常规纳米颗粒之间的材料,其发光特性备受关注.本文对近年来基于金属纳米簇ECL分析的研究进展进行了评述,按配体分类简要介绍了与ECL相关的纳米簇的制备方法,以及纳米簇ECL研究的机制与应用,针对提高纳米簇ECL性能问题,重点讨论ECL增强和生物信号放大方法这两个主要的策略.此外,本文还对纳米簇在ECL体系中作为能量转移受体的应用进行了评述.     

原子级结构精确Cu13团簇的光致发光和电化学传感研究

铜基纳米材料在发光和(生物)化学传感领域展现出广阔的应用前景. 铜纳米团簇作为一种新型的纳米材料, 由于其具有原子级精确的结构而引起了研究人员的广泛关注, 但是合成稳定并且具有优异性能的铜簇仍然具有挑战性. 本工作通过引入还原剂(NaBH₄)成功地制备出一种新型的巯基咪唑配体保护的一价铜纳米团簇[Cu₁₃(SR)₁₂]NO₃ (Cu₁₃ NC, 其中RSH=2-巯基苯并咪唑), 并通过单晶X射线衍射分析和电喷雾电离质谱(ESI-MS)对其结构和组成进行了表征. Cu₁₃ NC的金属骨架可以看成是三个三角双锥共享一个或两个顶点构成, 并通过简单的桥联模式被12个巯基配体保护. 固态Cu₁₃ NC具有良好的稳定性及亮红色的发光(λ_em=627 nm). 同时, 结构的两端有两个裸露的铜原子, 这使其在电化学检测H₂O₂的实验中表现出良好的电化学活性. 本工作为更好地研究纳米铜簇的结构和其光、电性能之间的联系提供了机会.     

簇状纳米二氧化锰修饰玻碳电极电化学发光法测定己烯雌酚

基于簇状纳米二氧化锰可显著增强玻碳电极的导电性能,且己烯雌酚在该电极上能够增强鲁米诺体系的电化学发光,据此建立了电化学发光测定己烯雌酚的新方法。采用壳聚糖包覆的方法将簇状纳米二氧化锰固定在玻碳电极表面,考察了电极的稳定性以及影响电化学发光的因素。己烯雌酚浓度在3.5×10-11~6.5×10-9mol/L范围内,与电化学发光信号呈良好线性关系;检出限(3σ)为2.0×10-11mol/L。对4.0×10-10mol/L己烯雌酚进行11次平行测定,相对标准偏差(RSD)为1.1%。     

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.     

碳纳米纤维糊电极电化学发光法测定甲硫哒嗪

制备了基于碳纳米纤维糊电极(CFPE)的新型电化学发光传感器.运用电化学方法对CFPE进行了表征,并考察了三联毗啶钉和甲硫哒嗪在此电极上的电化学行为和电化学发光行为.结果表明,该电极表现出很好的电化学活性和电化学发光响应.基于甲硫哒嗪对三联吡啶钉电化学发光的增强作用,建立了测定甲硫哒嗪的电化学发光新方法.实验考察了缓冲...     

猝灭-恢复型电化学发光传感器测定抗坏血酸的研究

制备了氮硫掺杂石墨烯量子点(NSGQDs),并将其修饰在金电极表面。基于NSGQDs良好的电化学发光(ECL)特性,以其为探针,进一步将铜-金属有机框架(Cu-MOF)修饰于该电极表面,构建了猝灭-恢复型ECL传感器用于抗坏血酸的高灵敏检测。由于NSGQDs表面存在大量氨基,当Cu-MOF存在时,NSGQDs的ECL信号猝灭;加入抗坏血酸后,Cu-MOF从NSGQDs表面自动脱落,NSGQDs的ECL信号得以恢复。NSGQDs的ECL信号恢复值与抗坏血酸浓度在0.1～40μmol/L之间呈良好的线性关系,检出限为3.2 nmol/L。该法已用于血样中抗坏血酸的测定,并进一步研究了人血液中抗坏血酸24 h的药代动力学规律。     

基于氮硫掺杂的石墨烯量子点电化学发光传感器的构建及检测铜离子的研究

石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型的纳米材料,由于其低毒性、易于表面功能化等优点而受到广泛关注.该文通过一步溶剂热法合成了氮硫共掺杂石墨烯量子点(N,S-GQDs),与未掺杂的GQDs相比,其电化学发光(ECL)信号得到极大增强.在外电压作用下,N,S-GQDs由基态跃迁到激发态,在返回基态的过程中释放出光能.加入C...     

二氧化硅纳米颗粒表面原位还原银纳米簇电化学发光传感界面的构建与分子识别

通过牛血清蛋白(BSA)对二氧化硅纳米颗粒(SiO₂ NPs)表面进行氨基、 巯基功能化, 随后以BSA同时作为模板和还原剂, 原位生成银纳米簇(Ag NCs), 获得显著增强阴极电化学发光(ECL)信号的Ag NCs-SiO₂ NPs复合纳米材料. 结果表明, 当测试溶液中含有L-半胱氨酸(L-Cys)时, 其与传感界面上的Ag NCs发生共价结合作用, 从而猝灭其ECL信号. 基于该原理, 构建了“开-关”型ECL信号响应模式的L-Cys生物传感器. 该传感器检测L-Cys的浓度范围为50 nmol/L~50 μmol/L, 最低检测限达到13.7 nmol/L, 能够实现L-Cys的高灵敏及特异性分析, 有望在生物、 医学等领域得到广泛应用.     

铜纳米簇聚集体的合成、发光与胞内温度传感

发光的金属纳米簇由于毒性小、成本低和生物相容性好等优势引起了人们的广泛关注,然而制备具有强发光的铜纳米簇聚集体是一个很大的挑战。以手性氨基酸D-青霉胺为原料,“一步法”合成了具有强发光的铜纳米簇聚集体,并通过红外光谱、热重分析、X-射线光电子能谱、X-射线衍射、质谱、扫描电镜、透射电镜、发光光谱和激光共聚焦显微镜表征技术对其进行了详细研究。结果表明：铜纳米簇聚集体的悬浊液和固体显示出很强的发光,绝对发光量子产率高达30.4%。而且,发光的铜纳米簇聚集体细胞毒性很低,可以在人肝癌细胞HepG2中实现胞内成像以及依赖于温度的胞内成像。铜纳米簇聚集体的发光行为在细胞成像方面的应用探索为人们在其它领域进行应用提供了重要参考。     

一种含桥基的三钴羟基硫簇合物的合成与结构

用CO2（CO）8与各种硫代酸胺反应得到不同配位方式且具有手征性的钴羰基簇衍生物，我们曾作过报导[1]．鉴于硫腺和硫代酰胺有相似之处：都含有N、S配位原子．因而，可以期望硫脲与相应过渡金属联基化合物反应，而得到结构新颖、配位方式独特的簇合物．本文用Co2（CO）8和反应，     

小分子硫原子团簇的结构稳定性

用分子图形软件设计出68种硫原子团簇S_3～S_(13)的结构,使用B3LYP密度泛函进行几何构型优化和振动频率计算,排除了振动频率为负值的非局域极小点的结构,根据分子的总能量得出最稳定的同分异构体。在硫原子团簇中,除了部分原子采用一、三配位之外,大部分原子为二配位成键,带三配位的硫原子团簇的总能量较高,硫原子团簇难以生成高配位的笼状结构。从S_5开始链状结构能量高于环状,中性大分子硫原子团簇多呈链状结构。     

C_nAl~+小团簇结构的几何特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,研究了CnAl+(n=2-12)团簇的几何结构与电子性质.在6-311++G**水平上对CnAl+(n=2-12)团簇进行了几何构型优化和振动频率计算.结果表明,CnAl+团簇的基态结构为Al原子与Cn链端基配位形成的直线或折线形结构,以及Al原子与Cn环上1个C原子端位相连或打开Cn环与2个C原子相连形成的环状结构.分子总的平均键长随着n的增大逐渐趋于定值(0.138nm).通过对基态结构的能量分析,得到了CnAl+团簇的稳定性信息.     

硫原子团簇负离子的螺旋结构

在使用B3LYP密度泛函进行几何构型优化和振动频率计算得到的硫原子团簇负离子的结构中,分子的总能量最低的S9- 到 S13-的同分异构体呈螺旋状构型。另外也计算了螺旋状的Sn- (n = 14~20)的结构。大多数的的硫负离子是链状结构,这与相应中性硫原子团簇的环状构型完全不同。     

The Structural and Electronic Properties of Tin-Based Heteroatom Clusters Studied by the Density Functional Theory

The focus of this study is on compound clusters and, due to the existence of many phases with different structural properties, tin-based materials have been chosen as the reference case. The clusters considered below are of two types: in the first case the clusters have the skeleton of the pure tin clusters and are doped with oxygen and aluminum atoms with composition Sn _x Y _y with Y = Al, O, x = 1, 10 and y = 1, 2. In the second case the clusters have a rutile lattice with a columnar or a spherical shape and a size up to 80 atoms and are doped with a number of aluminum atoms up to 20. The calculations are based on the Density Functional Theory (DFT) and the results describe the cluster structure, its binding energy and the density of states (DOS). The general indication of the calculations is that the additive coordinates outside, rather than inside, the pristine skeleton with the formation of hybrid bonds with properties similar to the ones of the host atoms. Also conspicuous effects of hybridization are observed in the electronic structure and, due to these effects, the binding energy may decrease with respect to the one in the undoped clusters.     

Switching the Photoluminescence and Electrochemiluminescence of Liposoluble Porphyrin in Aqueous Phase by Molecular Regulation

By a facile peripheral decoration of 5-(4-aminophenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin (ATPP) with inherent aggregation-induced emission (AIE) active tetraphenylethene (TPE), a versatile AIEgenic porphyrin derivative (ATPP-TPE) was obtained, which greatly abolishes the detrimental π–π stacking and thus surmounts the notorious aggregation-caused quenching (ACQ) effect of ATPP in aqueous phase. The photoluminescence of ATPP-TPE is 4.5-fold stronger than ATPP at aggregation state. Moreover, an unequivocal aggregation induced electrochemiluminescence (AIECL) of ATPP-TPE was found to be seriously dependent on its aggregation property in aqueous solution with efficiency of 34 %, which is 6 times higher than pure ATPP. The versatility of this molecular structure modulation strategy along with the ACQ-to-AIE transformation in this work provides direction to guide for applying liposoluble porphyrins in aqueous phase by designs of synthetic porphyrin AIEgens.     

Studies on Annihilation and Coreactant Electrochemiluminescence of Thermally Activated Delayed Fluorescent Molecules in Organic Medium

Very recently, there is a great research interest in electrochemiluminescence (ECL) featuring thermally activated delayed fluorescence (TADF) properties, i.e., TADF-ECL. It is appealing since the earlier reports in this topic well-confirmed that this strategy has a great potential in achieving all-exciton-harvesting ECL efficiency under electrochemical excitation, which is a breakthrough in the topic of organic ECL. However, organic phase electrochemistry and ECL studies surrounding TADF-ECL are still extremely rare. Especially, the ECL spectra of previous reported TADF emitters are still very different from their PL spectra. In this work, we systematically measure and discuss the liquid electrochemistry and ECL behavior of two typical TADF molecules in organic medium. Most importantly, we verify for the first time that the ECL spectra of them (coreactant ECL mode) are identical to their PL spectra counterparts, which confirms the effectiveness of TADF photophysical properties in the coreactant ECL mode in practice.     

Ge_nEu(n=1-13)团簇的结构、电子及磁性质(英文)

利用密度泛函理论在广义梯度近似下研究了GenEu(n=1-13)团簇的生长模式和磁性.结果表明:对于GenEu(n=1-13)团簇的基态结构而言,没有Eu原子陷入笼中.这和SinEu以及其它过渡金属掺杂半导体团簇的生长模式不同.除GeEu团簇外,GenEu(n=2-13)团簇的磁矩均为7μB.团簇的总磁矩与Eu原子的4f轨道磁矩基本相等.Ge、Eu原子间的电荷转移以及Eu原子的5d、6p和6s间的轨道杂化可以增强Eu原子的局域磁矩,却不能增强团簇总磁矩.     

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.     

锂离子电池用钴基氧化物的结构设计及本征活性调控的研究进展

锂离子电池的商业石墨负极材料的容量已经接近理论值,限制了动力电池的发展,开发容量高、稳定性好、循环寿命长和倍率性能优良的新型负极材料显得尤为重要。钴基氧化物材料由于其具有较高的比容量,是锂离子电池的理想负极材料之一。本文分别从结构设计和化学成分调控2个方面,结合本课题组近年来的研究及国内外重要文献综述了钴基氧化物作为锂离子电池负极材料的研究进展。在结构设计方面,通过构建一维结构、二维结构、三维结构、空心结构、碳材料支撑结构以及异质结构来增加钴基氧化物的反应活性位点数量;而在化学成分调控方面则通过引入无定型结构、非金属杂原子掺杂、金属杂原子掺杂、构筑高熵氧化物来提高钴基氧化物的本征活性,从而提高钴基氧化物的锂离子电池性能。最后,对钴基氧化物在锂离子电池领域未来的发展进行了展望。