摘要
电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)，简称电化学发光，是结合电化学和化学发光技术的一种分析方法，其基本过程是发光物质在电极表面进行电子转移反应，进而形成激发态中间体，在其返回基态的过程中，释放能量并发光。目前构建ECL平台所用的发光材料存在价格昂贵、毒性较强等缺点，其实际应用受到限制。有机半导体材料具有结构易于调控、原材料成本低、较高的化学稳定性以及优异的光学性能等特点，在ECL领域具有巨大的发展潜力。本文以类石墨相氮化碳(Graphite carbonnitride,g-C3N4)和喹吖啶酮(quinacridone,QA)分别作为前驱体制备阴极发光材料，并应用于ECL检测自来水中Cu2+含量，主要围绕两部分内容开展工作： 第一部分：n-型半导体g-C3N4制备过程中，加入1,8-萘二甲酰亚胺(1,8-Naphthalimide,1,8-NDI)，通过热聚合方式制备阴极发光材料g-C3N4/1,8-NDI(简写为CN/1,8-NDI)，并选择Nafion作为粘合剂，将其滴涂在玻碳电极(GCE)表面，构成GCE/CN/1,8-NDI工作电极。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、智能X射线衍射仪、固态核磁共振光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪等对CN/1,8-NDI进行表征，获得了其形貌、晶型、结构等详细信息，与预期的结果一致，表明CN/1,8-NDI已被成功制备。ECL测试结果表明：在0至?1.3V电位范围内，CN/1,8-NDI可以产生更强的ECL信号，其强度是未被修饰的g-C3N4的3倍，加入Cu2+后，ECL信号明显降低，故可以定量检测Cu2+。最优条件下，Cu2+浓度在5×10?9~1×10?4mol L?1范围内的对数值与ECL强度呈良好线性关系，相关系数(R2)为0.9861，检测极限(LOD)为0.86×10?9mol L?1(S/N=3)。采用标准加入法评价该平台的实用性，得到回收率95.1%~107.2%，相对标准偏差(RSD)均小于5.0%。 第二部分：以含丁基侧链的QA作为发光母体，吡啶二羧酸(PDC)作为吸附基团合成的QA-PDC2为阴极发光材料，将其修饰在微孔氧化铟锡(ITO)电极表面，首次构建新型ITO/QA-PDC2ECL平台，研究其电化学及ECL性质，并对实验条件溶液pH和共反应剂K2S2O8的浓度进行优化。实验表明：在中性条件下，ITO/QA-PDC2修饰电极有较强的ECL信号，Cu2+对该平台的ECL强度有明显地猝灭作用，据此，可用于检测Cu2+含量。最优条件下，Cu2+浓度在1×10?8~1×10?5mol L?1范围内的对数值与ECL强度之间呈现良好的线性关系，R2=0.9944，LOD=3.83×10?8mol L?1(S/N=3)。采用上述方法对自来水检测，得到回收率为98.8%~101.5%，RSD在0.9%~4.2%。
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