電致二茂鐵催化魯米諾化學(xué)發(fā)光研究

葉友勝 彭貞 湯家華 季明

（巢湖學(xué)院化學(xué)化工與生命科學(xué)學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

1 引言

電化學(xué)發(fā)光分析是化學(xué)發(fā)光分析與電化學(xué)方法相結(jié)合的產(chǎn)物，因而既有化學(xué)發(fā)光分析的靈敏度高、線性范圍寬和儀器簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，又有電化學(xué)方法的可控性強(qiáng)、試劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床診斷、藥品檢測(cè)等分析領(lǐng)域，顯示出較廣泛的應(yīng)用前景[1，2]。為提高電化學(xué)發(fā)光分析的檢測(cè)性能、降低分析成本及拓展其應(yīng)用范圍，尋求高效、高靈敏度、高穩(wěn)定性且易于標(biāo)記的新電化學(xué)發(fā)光試劑的研究十分必要。

研究表明二茂鐵是一種良好的電子轉(zhuǎn)移介體，易于氧化生成二茂鐵離子（III），能活化反應(yīng)物，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移[3，4]，能夠催化化學(xué)發(fā)光；同時(shí)，和傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)光試劑相比，二茂鐵穩(wěn)定、低廉[5]。因此，二茂鐵催化化學(xué)發(fā)光的研究理應(yīng)引起人們關(guān)注。本文采用羧基二茂鐵，在電極氧化后催化魯米諾-過氧化氫的化學(xué)發(fā)光，構(gòu)建新的高穩(wěn)定性、高靈敏性的電化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)，并擬用于生物免疫分析及藥物分析。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器及試劑

CHI600B型電化學(xué)分析儀 (上海辰華儀器公司),RFL-1型微弱光測(cè)量?jī)x(西安瑞邁分析儀器有限公司)；三電極系統(tǒng)：鉑片（0.6cm×1.2cm）為工作電極，鉑絲為對(duì)電極，Ag/AgCl（飽和 KCl）電極為參比電極；電化學(xué)發(fā)光池自制。

魯米諾（Luminol）儲(chǔ)備液（5.0×10-3mol L-1）：準(zhǔn)確稱取 0.2215g Luminol，用少量 0.2mol L-1NaOH溶解后二次蒸餾水定容至250 mL，使用時(shí)再用水逐級(jí)稀釋；羧基二茂鐵（FCA）溶液（1.0×10-2molL-1）：稱取 0.0230gFCA，用無水乙醇溶解并定容到10mL，于4℃冰箱保存，使用時(shí)再用無水乙醇逐級(jí)稀釋；H2O2溶液，使用時(shí)以30%和水新鮮配制；三羥甲基氨甲烷 （Tris）緩沖溶液（pH 10.0）；實(shí)驗(yàn)中其它試劑均為分析純，水為二次蒸餾水。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取40 uL Luminol，40 uL H2O2和一定量FCA于發(fā)光池中，用Tris緩沖溶液稀釋至2.0 mL。插入三電極，掃描范圍為0-700 mV,掃描速率為10 mV/s，線性掃描伏安法測(cè)量電化學(xué)發(fā)光信號(hào)（H）；在相同條件下，測(cè)定空白溶液的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)（H0）；以 ΔH（ΔH=H-H0）為電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度，對(duì)FCA進(jìn)行定量分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 FCA對(duì)Luminol化學(xué)發(fā)光的催化作用

采用線性掃描伏安法，測(cè)量不同電位下Luminol的電信號(hào)，如圖1所示。從圖可以看出，在0-300 mV電位區(qū)間時(shí)，無氧化還原電流；當(dāng)電位掃至300 mV時(shí)，F(xiàn)CA開始氧化，且電位為490 mV時(shí)空白電流達(dá)到最大，化學(xué)發(fā)光信號(hào)在電極電位650 m V范圍內(nèi)隨其增加而增強(qiáng) （圖2所示）。因此，實(shí)驗(yàn)表明在電極電位作用下，F(xiàn)CA氧化成二茂鐵離子（III），在 Luminol和 H2O2化學(xué)發(fā)光反應(yīng)中可作為金屬離子催化劑，可大大提高發(fā)光強(qiáng)度。

3.2 系統(tǒng)優(yōu)化

Luminol濃度直接影響電化學(xué)發(fā)光體系的FCA催化作用。在Luminol濃度較低時(shí)，信號(hào)隨濃度增大而增強(qiáng)；但其濃度大于10μmolL-1時(shí)，空白信號(hào)迅速增強(qiáng)。因此實(shí)驗(yàn)選擇Luminol濃度為10μmolL-1。

H2O2濃度對(duì)催化電化學(xué)發(fā)光信號(hào)和背景信號(hào)有較大影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)H2O2濃度增大能增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光信號(hào)和空白信號(hào)，在H2O2濃度為1.0 mmolL-1時(shí)信噪比最大。實(shí)驗(yàn)選擇H2O2濃度為1.0mmol L-1。

已有研究表明，適宜pH值有利于金屬離子催化對(duì)Luminol化學(xué)發(fā)光[6]。實(shí)驗(yàn)考察了溶液pH值對(duì)化學(xué)發(fā)光信號(hào)和空白信號(hào)的影響，結(jié)果表明在pH=10的體系具有相對(duì)較高的發(fā)光強(qiáng)度，且信噪比大。實(shí)驗(yàn)選擇pH10.0的Tris緩沖溶液為反應(yīng)介質(zhì)。

圖2表明，在電極電位650 mV范圍內(nèi)化學(xué)發(fā)光信號(hào)隨其增加而增強(qiáng)，同時(shí)空白信號(hào)也隨之增強(qiáng)。為使體系具有相對(duì)較高的發(fā)光強(qiáng)度和大的信噪比，實(shí)驗(yàn)選擇550 mV為工作電極電位。

3.3 方法的分析性能

在最佳條件下，F(xiàn)CA濃度為 1×10-8~1×10-4molL-1時(shí)，化學(xué)發(fā)光信號(hào)值和FCA濃度呈線性關(guān)系，線性方程為H=0.0421+0.0106*CFCA，相關(guān)系數(shù)為0.994，檢出限為2.4×10-9molL-1。在同樣測(cè)定條件下對(duì)1×10-7molL-1FCA平行測(cè)定11次，其RSD為3.78%。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)基于二茂鐵電致氧化成二茂鐵離子（III）原理，利用生成的絡(luò)合金屬離子催化Luminol化學(xué)發(fā)光，建立一采用新試劑的分析方法。方法靈敏、簡(jiǎn)單。由于FCA易于標(biāo)記基團(tuán)，可作穩(wěn)定的分析標(biāo)記物，因此，本文所建立的方法可進(jìn)一步用于生物免疫分析及藥物分析。

[1]付志鋒，魏偉，李翠芳，等.電化學(xué)發(fā)光免疫傳感技術(shù)在生物藥物分析中的研究進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué):化學(xué)，2011，41（5）:773-784.

[2]張成孝，漆紅蘭.電化學(xué)發(fā)光分析研究進(jìn)展[J].世界科技研究與發(fā)展，2004，26（4）:7-13.

[3]呂紫玲，董紹俊.化學(xué)修飾電極的研究XIII.聚乙烯二茂鐵（PVFc）薄膜電極和電催化效應(yīng)[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào)，1986，2（5）:408-416.

[4]闞顯文，鄧湘輝，張文芝等.二茂鐵及其衍生物作為電化學(xué)傳感器研究進(jìn)展[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，22（4）:478-482.

[5]郭鴻旭，鄒雪珍，黃尊行.應(yīng)用前景廣闊的二茂鐵及其衍生物[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（5）:597-603.

[6]邵曉東，李瑛.魯米諾化學(xué)發(fā)光分析法研究進(jìn)展[J].化學(xué)研究，2010，21（1）:102-112.