電化學發(fā)光原理及應用

本書主要介紹了電化學發(fā)光原理、無機電化學發(fā)光體系、有機電化學發(fā)光體系、聚集誘導電化學發(fā)光、電化學發(fā)光分析傳感器、電化學發(fā)光免疫分析、電化學發(fā)光細胞傳感器、電化學發(fā)光基因傳感器等。具體包括國內外電化學發(fā)光技術的研究進展，新型電化學發(fā)光系統、新型傳感機制、電化學發(fā)光的應用策略以及典型的傳感應用等。
本書可供從事電化學發(fā)光研究和應用的各類技術人員參考，也可作為相關學校的教材。

電化學發(fā)光，又稱電致化學發(fā)光，是指在電極表面產生的物質經過電子轉移反應，形成激發(fā)態(tài)而發(fā)光的過程。由于電化學發(fā)光是通過電生成自由基的雙分子重組而發(fā)光的，其發(fā)光機制可根據自由基的來源分為兩類，即湮滅機制和協同反應機制。前者是由單個發(fā)射體產生的自由基，而后者是發(fā)射體與合適的共聚物之間的一組雙分子電化學反應。發(fā)射體在電能向輻射能的轉化中起著關鍵作用?？傮w來看，目前主要有三種類型的電化學發(fā)光體，包括釕(II)配合物，發(fā)光氨和量子點已被廣泛應用于絕大多數的電化學發(fā)光研究中。

電化學發(fā)光，又稱電致化學發(fā)光，是指在電極表面產生的物質經過電子轉移反應，形成激發(fā)態(tài)而發(fā)光的過程。由于電化學發(fā)光是通過電激發(fā)生成自由基的雙分子重組而發(fā)光的，其發(fā)光機理可根據自由基的來源分為兩類，即湮滅型機理和共反應型機理。前者是由單個發(fā)光體產生的自由基，而后者是發(fā)光體與共聚物之間的一組雙分子電化學反應。發(fā)光體在電能向輻射能的轉化中起著關鍵作用?？傮w來看，目前主要有三種類型的電化學發(fā)光體，包括釕(Ⅱ)配合物、發(fā)光氨和量子點，已被廣泛應用于絕大多數的電化學發(fā)光研究中。
從某種意義上說，電化學發(fā)光是電化學和光譜學的完美結合。一方面，電化學發(fā)光不僅具有傳統化學發(fā)光的靈敏度和寬動態(tài)范圍，而且具有電化學方法簡單、穩(wěn)定、方便等優(yōu)點。另一方面，電化學發(fā)光作為一種發(fā)光技術，與光致發(fā)光和化學發(fā)光等其他發(fā)光方法相比，具有獨特的優(yōu)勢。具體而言，與化學發(fā)光相比，電化學發(fā)光具有更短的光發(fā)射時間和更好的空間控制能力。此外，電化學發(fā)光中沒有激發(fā)光，保證了接近零背景，而光致發(fā)光則受到非選擇性光激發(fā)誘導背景的影響。因此，電化學發(fā)光現在已經成為一種強大的分析技術，并被廣泛應用于環(huán)境、食品、水質和免疫傳感分析中，實現了從基礎研究到傳感痕量目標分子的實際應用。 
盡管如此，目前國內尚缺乏系統介紹電化學發(fā)光及其應用的參考書籍。因此，本書匯集了西北師范大學有機電分析化學研究組在電化學發(fā)光領域多年的研究積累，查閱和整理了近些年來電化學發(fā)光領域的一些重要進展，將其匯編成書，以供讀者學習和參考。
本書由西北師范大學化學化工學院的韓振剛、霍淑慧和祝振童等編寫。主要分為8章，具體包括第1章引言，第2章無機電化學發(fā)光體系，第3章有機電化學發(fā)光體系，第4章聚集誘導電化學發(fā)光，第5章電化學發(fā)光分析傳感器，第6章電化學發(fā)光免疫分析，第7章電化學發(fā)光細胞傳感器，第8章電化學發(fā)光基因傳感器。該書可以作為化學、材料等相關專業(yè)本科生和研究生的專業(yè)教材，也可供對電化學發(fā)光方法和傳感器的一般原理感興趣的讀者參考。
由于作者水平有限，本書中難免存在不足，敬請廣大讀者批評指正。

編者
2024年6月

第1章引言001
1.1電化學發(fā)光簡介002
1.2電化學發(fā)光基本原理002
1.2.1湮滅型機理003
1.2.2共反應型機理004
1.3電化學發(fā)光體009
1.3.1無機材料發(fā)光體009
1.3.2有機材料發(fā)光體012
1.3.3聚集誘導材料發(fā)光體013
1.4電化學發(fā)光展望016
參考文獻017

第2章無機電化學發(fā)光體系021
2.1無機材料電化學發(fā)光體系簡介022
2.2三聯吡啶釕電化學發(fā)光體系023
2.3無機納米材料電化學發(fā)光體系024
2.4納米材料促進三聯吡啶釕體系的電化學發(fā)光028
2.5共振能量轉移信號放大030
2.6納米材料的表面基團增強Ru(bpy)32+電化學發(fā)光032
2.7自增強型電化學發(fā)光傳感系統035
2.8分子內相互作用介導的自增強電化學發(fā)光036
2.9展望038
參考文獻039

第3章有機電化學發(fā)光體系044
3.1魯米諾衍生物046
3.2噻咯衍生物049
3.3噻吩衍生物050
3.4硼-二吡咯烷衍生物052
3.5香豆素衍生物054
3.69,10-二苯基蒽衍生物055
3.7芴衍生物057
3.81,1,2,2-四苯基乙烯衍生物058
3.9卟啉衍生物060
3.10芘衍生物062
3.11展望063
參考文獻066

第4章聚集誘導電化學發(fā)光070
4.1聚集誘導電化學發(fā)光概述071
4.1.1聚集誘導發(fā)光071
4.1.2聚集誘導電化學發(fā)光簡介072
4.2聚集誘導電化學發(fā)光進展與應用075
4.2.1小分子聚集誘導電化學發(fā)光體系075
4.2.2大分子和金屬團簇的聚集誘導電化學發(fā)光體系089
4.3展望095
參考文獻096

第5章電化學發(fā)光分析傳感器101
5.1電化學發(fā)光一般分析方法102
5.2新型傳感器信號放大策略103
5.2.1利用不同納米材料的固載與催化104
5.2.2引入生物相關輔助放大策略106
5.2.3探索新型高效的電化學發(fā)光試劑和共反應劑107
5.2.4提高發(fā)光試劑與共反應劑的固載并改善二者的
作用效率108
5.3電化學發(fā)光分析的實際應用109
5.3.1金屬離子檢測109
5.3.2小分子的檢測112
5.4展望122
參考文獻123

第6章電化學發(fā)光免疫分析129
6.1電化學發(fā)光免疫分析概述130
6.2電化學發(fā)光免疫分析的原理及優(yōu)點131
6.2.1電化學發(fā)光免疫分析的原理131
6.2.2電化學發(fā)光免疫分析的優(yōu)點132
6.3電化學發(fā)光免疫分析的應用132
6.3.1電化學發(fā)光免疫分析在醫(yī)學檢測中的應用132
6.3.2電化學發(fā)光免疫分析在食品監(jiān)測中的應用141
6.3.3電化學發(fā)光免疫分析在其他檢測方面的應用144
6.4展望147
參考文獻149

第7章電化學發(fā)光細胞傳感器154
7.1電化學發(fā)光細胞傳感器簡介155
7.2電化學發(fā)光納米細胞傳感系統156
7.2.1納米標記的電化學發(fā)光生物傳感平臺157
7.2.2比率型納米標記電化學發(fā)光細胞傳感平臺161
7.2.3新型電化學發(fā)光納米標記的細胞傳感器164
7.2.4納米標記的電化學發(fā)光細胞傳感器檢測細胞凋亡165
7.3無標記電化學發(fā)光細胞傳感器167
7.3.1無標記納米電化學發(fā)光細胞傳感器167
7.3.2無標記電化學發(fā)光細胞傳感設備169
7.4電化學發(fā)光細胞傳感器異質性分析171
7.4.1電化學發(fā)光細胞傳感器成像分析172
7.4.2電化學發(fā)光細胞傳感器對外泌體的檢測174
7.5展望175
參考文獻176

第8章電化學發(fā)光基因傳感器181
8.1電化學發(fā)光基因傳感器簡介182
8.2電化學發(fā)光基因傳感策略184
8.3電化學發(fā)光基因傳感器的應用188
8.3.1生物分子布爾邏輯門188
8.3.2納米材料傳感器189
8.3.3納米復合材料傳感器191
8.3.4等離子體傳感器193
8.4展望198
參考文獻199