電化學(xué)發(fā)光原理及應(yīng)用

本書(shū)主要介紹了電化學(xué)發(fā)光原理、無(wú)機(jī)電化學(xué)發(fā)光體系、有機(jī)電化學(xué)發(fā)光體系、聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光、電化學(xué)發(fā)光分析傳感器、電化學(xué)發(fā)光免疫分析、電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器、電化學(xué)發(fā)光基因傳感器等。具體包括國(guó)內(nèi)外電化學(xué)發(fā)光技術(shù)的研究進(jìn)展，新型電化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)、新型傳感機(jī)制、電化學(xué)發(fā)光的應(yīng)用策略以及典型的傳感應(yīng)用等。
本書(shū)可供從事電化學(xué)發(fā)光研究和應(yīng)用的各類技術(shù)人員參考，也可作為相關(guān)學(xué)校的教材。

電化學(xué)發(fā)光，又稱電致化學(xué)發(fā)光，是指在電極表面產(chǎn)生的物質(zhì)經(jīng)過(guò)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，形成激發(fā)態(tài)而發(fā)光的過(guò)程。由于電化學(xué)發(fā)光是通過(guò)電生成自由基的雙分子重組而發(fā)光的，其發(fā)光機(jī)制可根據(jù)自由基的來(lái)源分為兩類，即湮滅機(jī)制和協(xié)同反應(yīng)機(jī)制。前者是由單個(gè)發(fā)射體產(chǎn)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(xué)反應(yīng)。發(fā)射體在電能向輻射能的轉(zhuǎn)化中起著關(guān)鍵作用。總體來(lái)看，目前主要有三種類型的電化學(xué)發(fā)光體，包括釕(II)配合物，發(fā)光氨和量子點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于絕大多數(shù)的電化學(xué)發(fā)光研究中。

電化學(xué)發(fā)光，又稱電致化學(xué)發(fā)光，是指在電極表面產(chǎn)生的物質(zhì)經(jīng)過(guò)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，形成激發(fā)態(tài)而發(fā)光的過(guò)程。由于電化學(xué)發(fā)光是通過(guò)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(jī)理可根據(jù)自由基的來(lái)源分為兩類，即湮滅型機(jī)理和共反應(yīng)型機(jī)理。前者是由單個(gè)發(fā)光體產(chǎn)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(xué)反應(yīng)。發(fā)光體在電能向輻射能的轉(zhuǎn)化中起著關(guān)鍵作用?？傮w來(lái)看，目前主要有三種類型的電化學(xué)發(fā)光體，包括釕(Ⅱ)配合物、發(fā)光氨和量子點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于絕大多數(shù)的電化學(xué)發(fā)光研究中。
從某種意義上說(shuō)，電化學(xué)發(fā)光是電化學(xué)和光譜學(xué)的完美結(jié)合。一方面，電化學(xué)發(fā)光不僅具有傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)光的靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍，而且具有電化學(xué)方法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、方便等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，電化學(xué)發(fā)光作為一種發(fā)光技術(shù)，與光致發(fā)光和化學(xué)發(fā)光等其他發(fā)光方法相比，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。具體而言，與化學(xué)發(fā)光相比，電化學(xué)發(fā)光具有更短的光發(fā)射時(shí)間和更好的空間控制能力。此外，電化學(xué)發(fā)光中沒(méi)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(dǎo)背景的影響。因此，電化學(xué)發(fā)光現(xiàn)在已經(jīng)成為一種強(qiáng)大的分析技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品、水質(zhì)和免疫傳感分析中，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究到傳感痕量目標(biāo)分子的實(shí)際應(yīng)用。 
盡管如此，目前國(guó)內(nèi)尚缺乏系統(tǒng)介紹電化學(xué)發(fā)光及其應(yīng)用的參考書(shū)籍。因此，本書(shū)匯集了西北師范大學(xué)有機(jī)電分析化學(xué)研究組在電化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域多年的研究積累，查閱和整理了近些年來(lái)電化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域的一些重要進(jìn)展，將其匯編成書(shū)，以供讀者學(xué)習(xí)和參考。
本書(shū)由西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的韓振剛、霍淑慧和祝振童等編寫(xiě)。主要分為8章，具體包括第1章引言，第2章無(wú)機(jī)電化學(xué)發(fā)光體系，第3章有機(jī)電化學(xué)發(fā)光體系，第4章聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光，第5章電化學(xué)發(fā)光分析傳感器，第6章電化學(xué)發(fā)光免疫分析，第7章電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器，第8章電化學(xué)發(fā)光基因傳感器。該書(shū)可以作為化學(xué)、材料等相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的專業(yè)教材，也可供對(duì)電化學(xué)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(shū)中難免存在不足，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編者
2024年6月

第1章引言001
1.1電化學(xué)發(fā)光簡(jiǎn)介002
1.2電化學(xué)發(fā)光基本原理002
1.2.1湮滅型機(jī)理003
1.2.2共反應(yīng)型機(jī)理004
1.3電化學(xué)發(fā)光體009
1.3.1無(wú)機(jī)材料發(fā)光體009
1.3.2有機(jī)材料發(fā)光體012
1.3.3聚集誘導(dǎo)材料發(fā)光體013
1.4電化學(xué)發(fā)光展望016
參考文獻(xiàn)017

第2章無(wú)機(jī)電化學(xué)發(fā)光體系021
2.1無(wú)機(jī)材料電化學(xué)發(fā)光體系簡(jiǎn)介022
2.2三聯(lián)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光體系023
2.3無(wú)機(jī)納米材料電化學(xué)發(fā)光體系024
2.4納米材料促進(jìn)三聯(lián)吡啶釕體系的電化學(xué)發(fā)光028
2.5共振能量轉(zhuǎn)移信號(hào)放大030
2.6納米材料的表面基團(tuán)增強(qiáng)Ru(bpy)32+電化學(xué)發(fā)光032
2.7自增強(qiáng)型電化學(xué)發(fā)光傳感系統(tǒng)035
2.8分子內(nèi)相互作用介導(dǎo)的自增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光036
2.9展望038
參考文獻(xiàn)039

第3章有機(jī)電化學(xué)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(xiàn)066

第4章聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光070
4.1聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光概述071
4.1.1聚集誘導(dǎo)發(fā)光071
4.1.2聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光簡(jiǎn)介072
4.2聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光進(jìn)展與應(yīng)用075
4.2.1小分子聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光體系075
4.2.2大分子和金屬團(tuán)簇的聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光體系089
4.3展望095
參考文獻(xiàn)096

第5章電化學(xué)發(fā)光分析傳感器101
5.1電化學(xué)發(fā)光一般分析方法102
5.2新型傳感器信號(hào)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(guān)輔助放大策略106
5.2.3探索新型高效的電化學(xué)發(fā)光試劑和共反應(yīng)劑107
5.2.4提高發(fā)光試劑與共反應(yīng)劑的固載并改善二者的
作用效率108
5.3電化學(xué)發(fā)光分析的實(shí)際應(yīng)用109
5.3.1金屬離子檢測(cè)109
5.3.2小分子的檢測(cè)112
5.4展望122
參考文獻(xiàn)123

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

第7章電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器154
7.1電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器簡(jiǎn)介155
7.2電化學(xué)發(fā)光納米細(xì)胞傳感系統(tǒng)156
7.2.1納米標(biāo)記的電化學(xué)發(fā)光生物傳感平臺(tái)157
7.2.2比率型納米標(biāo)記電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感平臺(tái)161
7.2.3新型電化學(xué)發(fā)光納米標(biāo)記的細(xì)胞傳感器164
7.2.4納米標(biāo)記的電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器檢測(cè)細(xì)胞凋亡165
7.3無(wú)標(biāo)記電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器167
7.3.1無(wú)標(biāo)記納米電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器167
7.3.2無(wú)標(biāo)記電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感設(shè)備169
7.4電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器異質(zhì)性分析171
7.4.1電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器成像分析172
7.4.2電化學(xué)發(fā)光細(xì)胞傳感器對(duì)外泌體的檢測(cè)174
7.5展望175
參考文獻(xiàn)176

第8章電化學(xué)發(fā)光基因傳感器181
8.1電化學(xué)發(fā)光基因傳感器簡(jiǎn)介182
8.2電化學(xué)發(fā)光基因傳感策略184
8.3電化學(xué)發(fā)光基因傳感器的應(yīng)用188
8.3.1生物分子布爾邏輯門(mén)188
8.3.2納米材料傳感器189
8.3.3納米復(fù)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(xiàn)199