ZnO納米顆粒促進(jìn)魯米諾化學(xué)發(fā)光的研究及應(yīng)用.pdf

1、化學(xué)發(fā)光是一種靈敏度高、儀器設(shè)備簡單、線性范圍寬和易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)的分析方法。由于納米材料結(jié)構(gòu)的特殊性，已被廣泛應(yīng)用于電子學(xué)、光學(xué)、能量和生物醫(yī)藥中。近年來，納米顆粒作為催化劑應(yīng)用于化學(xué)發(fā)光中，使化學(xué)發(fā)光的研究不再局限于分子和離子水平，并得到迅速的發(fā)展。本論文首先綜述了化學(xué)發(fā)光的基本概念和特點(diǎn)以及納米顆粒的光催化性質(zhì)，然后綜述了納米顆粒在化學(xué)發(fā)光中的應(yīng)用現(xiàn)狀。
　　本文選擇ZnO納米顆粒（ZnO nanoparticles,Zn

2、ONPs）作為催化劑，研究了ZnONPs增強(qiáng)luminol–H2O2發(fā)光的機(jī)理，并將luminol–H2O2–ZnONPs應(yīng)用于雨水中H2O2的測定。H2O2的自分解會(huì)導(dǎo)致luminol–H2O2化學(xué)發(fā)光信號不穩(wěn)定，使得實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性差。H2O2是一種強(qiáng)氧化劑，本身就可以和luminol反應(yīng)產(chǎn)生較強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光信號，使得實(shí)驗(yàn)背景值高。本研究發(fā)現(xiàn)，在ZnONPs存在的條件下，無需其它外加氧化劑的氧化激發(fā)，luminol和乙二胺四乙酸二鈉（EDT

3、A）體系能產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光。EDTA是一種螯合劑，常用作電子供體，自身不具有氧化性，具有很好的穩(wěn)定性和水溶性?；诖耍疚臉?gòu)建了一種新的化學(xué)發(fā)光體系luminol–EDTA–ZnONPs，并且研究不同粒徑的ZnONPs對luminol–EDTA化學(xué)發(fā)光的影響，在此基礎(chǔ)上探索了luminol–EDTA–ZnONPs發(fā)光的可能機(jī)理，并應(yīng)用此體系檢測了咖啡酸片的含量和金屬離子的濃度。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　?、賹nONPs

4、增強(qiáng)luminol–H2O2化學(xué)發(fā)光的機(jī)理進(jìn)行了探索。基于ZnONPs能夠增強(qiáng)luminol–H2O2化學(xué)發(fā)光，建立了一種簡單、靈敏的測定雨水中微量H2O2的方法。對影響化學(xué)發(fā)光的實(shí)驗(yàn)條件pH，ZnONPs、luminol和H2O2濃度進(jìn)行了考察。在優(yōu)化條件下，H2O2濃度的對數(shù)和化學(xué)發(fā)光峰面積的對數(shù)具有良好的線性關(guān)系，檢測限為0.016μmol/L（3σ）。并用此方法測定了雨水中的H2O2，回收率為95％～102%，RSD（n=11）

5、為2.41%。
　?、谘芯堪l(fā)現(xiàn)在ZnONPs存在的條件下，無需其它外加氧化劑，EDTA與luminol體系即可產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光，從而構(gòu)建了一種新的化學(xué)發(fā)光體系luminol–EDTA–ZnONPs。考察了不同粒徑的ZnONPs對發(fā)光強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明粒徑較小、分散性好的ZnONPs能夠更好的促進(jìn)luminol發(fā)光。紫外-可見光譜圖和發(fā)光光譜圖表明化學(xué)發(fā)光體仍是激發(fā)態(tài)的3-氨基鄰苯二甲酸根離子。研究表明，溶液中的溶解氧參與了發(fā)光

6、反應(yīng)過程。在光照的條件下，半導(dǎo)體材料ZnONPs價(jià)帶電子躍遷至導(dǎo)帶，積累在導(dǎo)帶的多余電子與溶解氧發(fā)生反應(yīng)生成超氧陰離子自由基（O2·-），O2·-氧化luminol伴隨著化學(xué)發(fā)光的產(chǎn)生。EDTA作為電子供體，加入luminol–ZnONPs后，在ZnONPs的表面形成復(fù)合物，易于將電子提供給ZnONPs的導(dǎo)帶，使得ZnONPs呈富電子態(tài)，從而使得ZnONPs導(dǎo)帶的電子易于與溶解氧反應(yīng)，促進(jìn)了O2·-的產(chǎn)生，從而增強(qiáng)了化學(xué)發(fā)光。這種新的發(fā)

7、光體系具有背景值小、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)
　?、劭Х人崮軌蛴行У匾种苐uminol–EDTA–ZnONPs化學(xué)發(fā)光，基于此用該新化學(xué)發(fā)光體系測定了咖啡酸片中咖啡酸的含量。在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，咖啡酸濃度在1.0×10-7～1.0×10-5mol/L范圍內(nèi)，相對發(fā)光強(qiáng)度與咖啡酸濃度對數(shù)分段成線性關(guān)系，檢測限為3.78×10-8mol/L（3σ），回收率為97%～101%，RSD（n=11）為3.53%。此方法具有簡單、快捷、穩(wěn)定、重現(xiàn)性好