金纳米簇是一种制备工艺简单、具有分子级尺寸和量子效应的新型发光材料, 近年来在化学发光检测中得到了广泛应用, 特别是较多应用于体外生物检测。本文综述了金纳米簇化学发光(含电化学发光)体系在体外生物检测中的应用进展。首先, 阐释了金纳米簇的合成方法、结构、性质及其化学发光基本原理; 其次, 总结了国内外近年来基于该体系的体外生物检测研究进展, 并梳理了改善发光强度和检测灵敏度的已有策略; 最后, 对金纳米簇化学发光的未来发展趋势进行了展望。

研究了飞秒激光诱导化学发光测速技术，在氮气中加入少量甲烷，利用飞秒激光诱导其产生化学反应，并生成信号强度强，发光持续时间长的氰基荧光信号，进而实现高信噪比、高精度、宽范围的速度测量。实验发现，改变甲烷的浓度可以改变氰基荧光信号的强度和持续时间，浓度越低荧光信号持续时间越长。在甲烷浓度为500 ppm的实验条件下，可以得到测速下限为0.23 m/s。进一步降低甲烷浓度可以获得更低的测速下限。此外，实验评估了激光能量和延迟时间对测速精度的影响。本工作极大拓展了飞秒激光分子标记测速的应用范围，在航空航天领域具有很大的应用潜力。

作为一种无需光、热、声、电、磁激发的自发光现象，化学发光已经在化学分析检测、冷光源、生物成像等领域得到了广泛应用。对于多数化学发光体系而言，其化学发光性质不仅取决于化学反应的底物，更与化学反应中使用的催化剂和发光中间体相关。碳点是一种新型的零维发光碳纳米材料，以其优异的物理化学性质和丰富的结构形貌已在各种化学发光体系中获得了广泛的应用。本文主要从鲁米诺和过氧草酸酯两种常见化学发光体系出发，总结了碳点在鲁米诺和过氧草酸酯化学发光体系中的相关研究进展，探讨了碳点在鲁米诺和过氧草酸酯基化学发光中可能存在的作用机制，以及碳点在鲁米诺和过氧草酸酯化学发光体系中的相关应用。为合成具有特定化学发光性能的纳米材料提供思路，有望推动化学发光纳米材料的进一步发展。

氮氧化物是大气中一种重要的痕量气体, 影响大气的氧化性, 危害人和动物的生理健康、 导致光化学烟雾、 灰霾、 酸沉降等环境问题。 近年来随着我国经济的迅速发展, 能源消耗量的不断增加, 氮氧化物的排放量居高不下, 因此研究氮氧化物在大气中的含量及其化学性质具有非常重要的意义。 氮氧化物(NOx)的探测方式非常多样, 但总活性氮氧化物(NOy)的测量方式一直以来以催化转化化学发光法(CL)为主, 本文介绍了一种热解双通道腔衰荡光谱技术(TD-CRDS)同步测量大气中NO2和NOy浓度的方法。 优化了热解装置的性妮, 确定了NO2的有效吸收截面, 分析了系统可能存在的干扰(H2O、 乙二醛、 NH3、 N2O等), 探讨了系统的探测限(NO2腔: 8.72×108 molecules·cm-3; NOy腔: 9.71×108 molecules·cm-3)及误差(NO2的测量误差: 5%, NOy的测量误差: 12%)。 另外, 为了验证系统的性能, 将CRDS与长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)同步测量了环境气体NO2浓度, 相关性系数r为0.960; 与Model 42i-NOy分析仪开展环境大气NOy的对比测量, 相关性系数r为0.968, 均具有较好的一致性。 在合肥科学岛综合楼顶楼开展了为期一周的外场观测, 测量期间NO2和NOy的平均浓度分别为0.411×1012和0.773×1012 molecules·cm-3 , 通过平均日变化图发现NO2与NOy浓度具有相似的变化趋势, 一般于10:00开始下降, 15:00达到最低值。 CRDS技术因其高灵敏度、 高时间分辨率已成为一种新型简便地测量环境大气中总活性氮氧化物的方法。

基于三磷酸腺苷(ATP)适配体与ATP分子作用后可以显著增强电化学发光信号的性能, 研究了一种用于ATP含量检测的电化学发光适配体(ECL-aptamer)传感器。通过电沉积方法获得纳米金电极。3′端标记联吡啶钌发光分子的探针DNA通过5′端修饰的巯基自组装到纳米金电极表面, 然后与5′端标记二茂铁分子的ATP核酸适配体互补杂交, 形成刚性线形的双链DNA, 由此构建的传感器产生较弱的电化学发光(ECL)信号。该传感器在ATP溶液中孵化后, 由于ATP分子与ATP适配体强的特异性结合, 使得适配体分子与探针DNA分子解离, 从电极表面脱落进入溶液, 此时电极表面的探针DNA在强电解质溶液中可以形成发卡型的茎环结构, 产生显著增强的ECL信号。ECL信号强度与ATP浓度的对数值呈线性关系, 线性范围为10.0～1.0×105 pmol/L, 相关系数r=0.995 9, 检测限为5.0 pmol/L。该传感器的灵敏度与检测范围高于目前已报道的结果, 显示出了ATP检测的应用潜力。

化学发光能够对火焰结构和燃烧过程进行良好的表征, 但利用化学发光对湍流火焰进行测量的研究相对较少。 为了更深入地研究和发展湍流燃烧理论, 设计了伴燃射流燃烧器, 通过ICCD相机和相应滤波片获取了OH*和CH*的化学发光图像, 对甲烷/空气层流和湍流预混火焰的化学发光特性进行了研究, 并利用分布高度、 峰值位置、 强反应区占比、 峰值等参数对不同速度和当量比时的OH*和CH*进行表征。 结果表明, 层流时OH*和CH*的分布明显不同, 而湍流的混合作用导致二者的分布范围趋向一致。 随着当量比增大, 不同速度下OH*和CH*的分布高度都呈单调递增趋势, 但湍流的增长趋势要相对平缓; 峰值位置的变化趋势与分布高度几乎一致, 间接表明OH*和CH*的主导生成反应不变。 强反应区占比在层流和湍流状态下的表现完全相反: 从贫燃到富燃, 层流中由大于0.1降低到0.05以下, 而湍流中则由0.05上升到0.1以上, 表明湍流对贫燃时的燃烧反应起抑制作用, 在富燃时反而起促进作用。 另外, OH*和CH*的峰值变化可以对火焰的流动状态进行判断, 且CH*尤为明显: 随当量比增加, 如果峰值先升后降, 则可以认为火焰为层流状态; 如果峰值单调递增, 则是湍流状态。 以速度和当量比为自变量, 以OH*和CH*的峰值比为因变量, 提出了不同速度条件下利用化学发光对当量比进行定量表征的统一关系式, 解决了不同速度时需要分别进行拟合的问题, 对后续的化学发光燃烧诊断研究具有重要意义。

以2-苯基吡啶为主配体、以氟修饰的吡啶-2-甲酸为辅助配体合成出一系列环金属中性铱配合物。产物结构通过核磁及质谱进行了确认, 对其光物理性能研究表明, 这些配合物的发光波长在498～516 nm之间, 属于绿光发射。没有氟取代的配合物Ir1量子效率最高, 达到32%, 而由于2位氟取代的位阻影响Ir4的量子效率最低只有6%, 其他氟取代配合物的量子效率在13%～16%之间。引入氟原子后配合物的氧化电位都有所增加, 氧化电位由511 mV增加到547～574 mV 之间。热稳定性也在氟取代后增加, 由142 ℃提高到187～380 ℃之间, Ir4提高的最少, 为187 ℃。应用于电致化学发光时, 除Ir4外, 氟取代都能增加其电致化学发光强度, 由332增加到333～370之间。而配合物Ir4的发光强度只有203。以上结果表明氟取代的效果跟位置有很大关系, 2位氟取代由于位阻效应, 使配合物的量子效率及稳定性都有不利影响, 而其他位置的取代则能提高配合物的这些性能。该研究结果对设计开发综合性能优异的发光材料具有借鉴意义。

以微型、低成本的PIN光电二极管为光电探测元件,研制了微型一氧化氮化学发光传感器;选取Si探测器和InGaAs探测器的5种光电元件,考察其与一氧化氮发光光谱响应及噪声的关系。结果表明:边长为1.2 mm的正方形Si探测器响应灵敏,暗电流噪声低,信噪比最低;设计的小型光腔实现了微量一氧化氮(体积分数为2×10 ^-6~2×10 ^-4)的测量,线性度为0.9993;整个系统的响应时间为0.13 s,传感器的质量小于50 g,非常适合用于工业污染源一氧化氮气体的在线监测。

黄曲霉毒素是一种毒性极强的生物毒素，广泛存在于各种农产品与食品中，对公众健康危害极大。提出了一种基于光激化学发光均相免疫检测技术的黄曲毒素B1检测方法，利用生物素亲和及抗原与抗体免疫反应，形成受体微球-AFB1-BSA完全抗原-AFB1单抗体-供体微球的聚合体系，在激发光作用下产生化学发光反应，根据化学发光值可定量分析样品中黄曲霉毒素浓度。通过分析并优化反应条件，包括各种反应物浓度、反应体系体积、反应温度与时间等，可实现最低检测限0.048ng/mL、最低定量限0.22ng/mL、批内与批间变异系数均小于10%、植物油样品中AFB1的加标回收率在87~105%之间。方法灵敏度高、特异性强、免清洗、检测速度快，在真菌毒素现场快速检测领域具有广阔的应用前景。