电致二茂铁催化鲁米诺化学发光研究

叶友胜 彭贞 汤家华 季明

（巢湖学院化学化工与生命科学学院，安徽 巢湖 238000）

1 引言

电化学发光分析是化学发光分析与电化学方法相结合的产物，因而既有化学发光分析的灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点，又有电化学方法的可控性强、试剂用量少等优点，已广泛用于环境监测、临床诊断、药品检测等分析领域，显示出较广泛的应用前景[1，2]。为提高电化学发光分析的检测性能、降低分析成本及拓展其应用范围，寻求高效、高灵敏度、高稳定性且易于标记的新电化学发光试剂的研究十分必要。

研究表明二茂铁是一种良好的电子转移介体，易于氧化生成二茂铁离子（III），能活化反应物，促进电子转移[3，4]，能够催化化学发光；同时，和传统化学发光试剂相比，二茂铁稳定、低廉[5]。因此，二茂铁催化化学发光的研究理应引起人们关注。本文采用羧基二茂铁，在电极氧化后催化鲁米诺-过氧化氢的化学发光，构建新的高稳定性、高灵敏性的电化学发光分析系统，并拟用于生物免疫分析及药物分析。

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

CHI600B型电化学分析仪 (上海辰华仪器公司),RFL-1型微弱光测量仪(西安瑞迈分析仪器有限公司)；三电极系统：铂片（0.6cm×1.2cm）为工作电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl（饱和 KCl）电极为参比电极；电化学发光池自制。

鲁米诺（Luminol）储备液（5.0×10-3mol L-1）：准确称取 0.2215g Luminol，用少量 0.2mol L-1NaOH溶解后二次蒸馏水定容至250 mL，使用时再用水逐级稀释；羧基二茂铁（FCA）溶液（1.0×10-2molL-1）：称取 0.0230gFCA，用无水乙醇溶解并定容到10mL，于4℃冰箱保存，使用时再用无水乙醇逐级稀释；H2O2溶液，使用时以30%和水新鲜配制；三羟甲基氨甲烷 （Tris）缓冲溶液（pH 10.0）；实验中其它试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。

2.2 实验方法

准确移取40 uL Luminol，40 uL H2O2和一定量FCA于发光池中，用Tris缓冲溶液稀释至2.0 mL。插入三电极，扫描范围为0-700 mV,扫描速率为10 mV/s，线性扫描伏安法测量电化学发光信号（H）；在相同条件下，测定空白溶液的电化学发光信号（H0）；以 ΔH（ΔH=H-H0）为电化学发光强度，对FCA进行定量分析。

3 结果与讨论

3.1 FCA对Luminol化学发光的催化作用

采用线性扫描伏安法，测量不同电位下Luminol的电信号，如图1所示。从图可以看出，在0-300 mV电位区间时，无氧化还原电流；当电位扫至300 mV时，FCA开始氧化，且电位为490 mV时空白电流达到最大，化学发光信号在电极电位650 m V范围内随其增加而增强 （图2所示）。因此，实验表明在电极电位作用下，FCA氧化成二茂铁离子（III），在 Luminol和 H2O2化学发光反应中可作为金属离子催化剂，可大大提高发光强度。

3.2 系统优化

Luminol浓度直接影响电化学发光体系的FCA催化作用。在Luminol浓度较低时，信号随浓度增大而增强；但其浓度大于10μmolL-1时，空白信号迅速增强。因此实验选择Luminol浓度为10μmolL-1。

H2O2浓度对催化电化学发光信号和背景信号有较大影响。实验发现H2O2浓度增大能增强化学发光信号和空白信号，在H2O2浓度为1.0 mmolL-1时信噪比最大。实验选择H2O2浓度为1.0mmol L-1。

已有研究表明，适宜pH值有利于金属离子催化对Luminol化学发光[6]。实验考察了溶液pH值对化学发光信号和空白信号的影响，结果表明在pH=10的体系具有相对较高的发光强度，且信噪比大。实验选择pH10.0的Tris缓冲溶液为反应介质。

图2表明，在电极电位650 mV范围内化学发光信号随其增加而增强，同时空白信号也随之增强。为使体系具有相对较高的发光强度和大的信噪比，实验选择550 mV为工作电极电位。

3.3 方法的分析性能

在最佳条件下，FCA浓度为 1×10-8~1×10-4molL-1时，化学发光信号值和FCA浓度呈线性关系，线性方程为H=0.0421+0.0106*CFCA，相关系数为0.994，检出限为2.4×10-9molL-1。在同样测定条件下对1×10-7molL-1FCA平行测定11次，其RSD为3.78%。

4 结论

本实验基于二茂铁电致氧化成二茂铁离子（III）原理，利用生成的络合金属离子催化Luminol化学发光，建立一采用新试剂的分析方法。方法灵敏、简单。由于FCA易于标记基团，可作稳定的分析标记物，因此，本文所建立的方法可进一步用于生物免疫分析及药物分析。

[1]付志锋，魏伟，李翠芳，等.电化学发光免疫传感技术在生物药物分析中的研究进展[J].中国科学:化学，2011，41（5）:773-784.

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[4]阚显文，邓湘辉，张文芝等.二茂铁及其衍生物作为电化学传感器研究进展[J].分析科学学报，2006，22（4）:478-482.

[5]郭鸿旭，邹雪珍，黄尊行.应用前景广阔的二茂铁及其衍生物[J].福州大学学报，2002，30（5）:597-603.

[6]邵晓东，李瑛.鲁米诺化学发光分析法研究进展[J].化学研究，2010，21（1）:102-112.