ZnO納米顆粒促進魯米諾化學發(fā)光的研究及應用.pdf

1、化學發(fā)光是一種靈敏度高、儀器設備簡單、線性范圍寬和易實現(xiàn)自動化等特點的分析方法。由于納米材料結構的特殊性，已被廣泛應用于電子學、光學、能量和生物醫(yī)藥中。近年來，納米顆粒作為催化劑應用于化學發(fā)光中，使化學發(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發(fā)光的基本概念和特點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發(fā)光中的應用現(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luminol–H2O2發(fā)光的機理，并將luminol–H2O2–ZnONPs應用于雨水中H2O2的測定。H2O2的自分解會導致luminol–H2O2化學發(fā)光信號不穩(wěn)定，使得實驗重現(xiàn)性差。H2O2是一種強氧化劑，本身就可以和luminol反應產(chǎn)生較強的化學發(fā)光信號，使得實驗背景值高。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)生很強的化學發(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?，本文構建了一種新的化學發(fā)光體系luminol–EDTA–ZnONPs，并且研究不同粒徑的ZnONPs對luminol–EDTA化學發(fā)光的影響，在此基礎上探索了luminol–EDTA–ZnONPs發(fā)光的可能機理，并應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)容和結果如下：
　?、賹nONPs

4、增強luminol–H2O2化學發(fā)光的機理進行了探索?；赯nONPs能夠增強luminol–H2O2化學發(fā)光，建立了一種簡單、靈敏的測定雨水中微量H2O2的方法。對影響化學發(fā)光的實驗條件pH，ZnONPs、luminol和H2O2濃度進行了考察。在優(yōu)化條件下，H2O2濃度的對數(shù)和化學發(fā)光峰面積的對數(shù)具有良好的線性關系，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)生很強的化學發(fā)光，從而構建了一種新的化學發(fā)光體系luminol–EDTA–ZnONPs?？疾炝瞬煌降腪nONPs對發(fā)光強度的影響，結果表明粒徑較小、分散性好的ZnONPs能夠更好的促進luminol發(fā)光。紫外-可見光譜圖和發(fā)光光譜圖表明化學發(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、反應過程。在光照的條件下，半導體材料ZnONPs價帶電子躍遷至導帶，積累在導帶的多余電子與溶解氧發(fā)生反應生成超氧陰離子自由基（O2·-），O2·-氧化luminol伴隨著化學發(fā)光的產(chǎn)生。EDTA作為電子供體，加入luminol–ZnONPs后，在ZnONPs的表面形成復合物，易于將電子提供給ZnONPs的導帶，使得ZnONPs呈富電子態(tài)，從而使得ZnONPs導帶的電子易于與溶解氧反應，促進了O2·-的產(chǎn)生，從而增強了化學發(fā)光。這種新的發(fā)

7、光體系具有背景值小、穩(wěn)定和經(jīng)濟等特點
　?、劭Х人崮軌蛴行У匾种苐uminol–EDTA–ZnONPs化學發(fā)光，基于此用該新化學發(fā)光體系測定了咖啡酸片中咖啡酸的含量。在最佳的實驗條件下，咖啡酸濃度在1.0×10-7～1.0×10-5mol/L范圍內(nèi)，相對發(fā)光強度與咖啡酸濃度對數(shù)分段成線性關系，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