化学发光简介

化学发光和金纳米簇简介

化学发光概述

化学发光现象是在某些化学反应过程中，体系中的反应物、生成物或中间体吸收了反应产生的能量从基态跃迁到激发态，然后在从激发态回到基态的过程中，释放光子。依据发光体的不同，化学发光通常分为两种：反应物或者生成物直接吸收能量被激发然后跃迁回基态，释放光子，这是直接发光；而在间接发光中，反应产生激发态的中间体，中间体跃迁回基态的同时将能量传递给另一种物质（能量接受体）使其被激发，最后当其回到基态的时候放出光子产生发光。

化学发光分析是基于化学发光而建立的一种分析方法，借助体系中某一种物质含量不同时化学发光强度的大小不同来确定这种物质的含量。上个世纪20年代末，Albrecht发现，鲁米诺在碱性介质中存在明显的化学发光行为，成为了化学发光作为一种高效分析方法被广泛研究的里程碑。化学发光分析与荧光分析最大的区别是，化学发光分析并不需要光源，因此不受到背景光和杂散光的干扰，线性范围大，灵敏度高，操作简便。现在化学发光分析正被广泛研究，尤其是将化学发光与流动注射、毛细管电泳、传感技术等结合，可以建立许多高灵敏度，高自动化的精密分析方法。其中流动注射化学发光分析方法的建立极大地增加了化学发光分析的应用范围和其精密度。目前化学发光分析方法广泛应用于临床分析、材料分析、环境检测、食品

检验等各个方面。

在化学发光中，对于400-750nm可见光区域的发光，反应能需要达到168～295kJ/mol，而一般情况下具备这种能量的反应是氧化还原反应，因此目前化学发光研究领域最常见的化学发光体系均为氧化还原反应体系。例如目前最普遍的化学发光体系：过氧草酸酯类，钌(II)-联吡啶配合物，鲁米诺，铈(IV)，光泽精以及高锰酸钾反应体系，这些发光体系均为典型的氧化还原反应体系，以氧化还原反应产生的能量作为化学发光反应的能量来源。而这些化学发光体系通常由于选择性不好而在实际应用中受到极大限制，如何提高这些化学发光方法的选择性成为了化学发光研究领域的热点之一，最常用的方法便是合成新的纳米材料来催化增强化学发光信号，开发寻找新的高效的化学发光体系、发光试剂。

鲁米诺化学发光反应体系

鲁米诺（5-氨基邻苯二甲酰肼）是一种酰肼类物质，常温下为黄色晶体，结构简单，性质稳定，无毒，且易于合成。是目前化学发光研究领域中一种十分重要的物质。鲁米诺具有还原性，在强碱性溶液中，在强氧化剂，如过氧化氢、次氯酸盐、氧气、铁氰化钾、高锰酸钾的存在下被氧化，氧化产物吸收能量被激发，发射蓝光，并且回到基态。同时，许多物质对鲁米诺的化学发光存在增强或抑制作用，因此，鲁米诺被广泛应用于各类化学发光反应中。而根据鲁米诺化学发光体系的作用对象和原理的不同，鲁米诺化学发光体系通常被分为直接测定

和间接测定：（1）直接测定：由于某些物质对发光存在增强或者抑制作用，其浓度与化学发光强度有直接关系，可以通过化学发光强度的变化直接测量物质浓度；（2）间接测定：通过两个化学反应之间的偶和作用，通过化学发光信号得到中间物质的浓度从而进一步检测某种反应物浓度。

流动注射化学发光分析法

流动注射化学发光分析法最初主要是应用于定量检测一些简单的金属离子，随着方法的不断研究和改进，这种分析方法逐渐应用于一些复杂体系，现已成为分析化学中一种非常重要的分析方法，被广泛应用于药物检测，生命科学和环境分析等领域。流动注射化学发光分析法主要有如下优点：应用范围广、操作简便、分析速度快、稳定性高、节省试剂并且更加自动化。

随着这种方法应用范围的扩大，设备灵敏度的提高，发光体系的优化和开发，以及新的发光试剂的合成，流动注射化学发光分析方法将会得到进一步的发展和完善。并且，将流动注射化学发光分析与其他高校检测技术的联用将能够充分满足多学科各领域的发展要求，具有十分广阔的应用前景。

1.4 金纳米簇

金纳米簇通常是由几个或几百个原子组成的新型发光纳米材料，显示出极强的荧光发射特性，是当今纳米科学领域中一种极重要的纳米材料，凭借其良好的光电化学性质，在化学，生物和医学等多领域得到

广泛应用。相对于传统的用于增强化学发光的有机荧光染料来说，金纳米簇具有良好的光学稳定性，无毒性，优秀的生物相容性和荧光特性；而相对于半导体纳晶来说，金纳米簇合成简便，成本低廉，是一种完美的荧光替代材料[4]。最早的金纳米粒子合成是在上世纪90年代，Schmid和Brust首先发现，至此之后，各类金纳米粒子的合成方法日新月异，金纳米粒子的合成得到了巨大的发展。最早人们研究的大多是尺寸相对较大的金纳米粒子，2007年刘等人发现了水溶性蛋白质保护的金纳米粒子具有良好的光学性能。在2009年谢等人首先报道了以牛血清蛋白为还原剂和模板合成的荧光金纳米簇。其中，在以蛋白质为模板合成中有一种候选蛋白是人血红蛋白，血红蛋白是人体的重要组成部分，是氧气和二氧化碳的良好载体，并且在调节血液pH中发挥了重要作用。由于血红蛋白是一种重要的功能性蛋白，可以可逆携带和储存氧气，具有高的a螺旋结构，其在AuNCs的合成中的潜在用途是当今研究的热点内容之一。

在将金纳米簇应用于化学发光分析之前，将大尺寸的纳米粒子，特别是金属纳米粒子作为催化剂应用于化学发光已经得到了广泛研究。崔和同事发现，尺寸在6-99纳米的金纳米粒子对luminol-H2O2化学发光体系有明显的增强作用。在这之后，李等人扩展了这一结论，他们发现4-16nm的金纳米粒子同样对luminol-NaIO4化学发光体系有增强作用，并将其应用于自来水中邻、间、对苯二酚的检测。