电化学发光
电化学发光（英语：Electrochemiluminescence或Electrogenerated chemiluminescence）简称ECL，是当电化学反应发生在溶液中的一种发光型式。
在电化学发光中，高放能反应中产生的反应中间体使其电子跃迁到高位能态，再到低位能态，并激发出电磁波，而发出的光子波长取决于跃迁状态之间的间隙。[1][2] 电子转移反应（氧化还原）可以使电化学发光产生。其中一种/所有反应物在电极上发生电化学反应被激发的光是化学发光的形式。[3]通常在把电动势（几伏特）施加到非质子有机溶剂（ECL化合物）中包含发光物质（多环芳烃、金属错合物、量子点或纳米粒子[4]）的电化学电池，其溶液的电极上可观察到电化学发光，在有机溶剂中，通过氧化还原改变的电位差，可以在两个电极上或在一个电极上同时产生能量来自于氧化和还原的发光物质。在主要用于分析应用的水性介质中，由于水本身的电化学分解，同时氧化和还原很难实现发光，因此使用了共反应剂进行电化学发光反应。发光物质与共反应剂一起在电极上被氧化，经过一些化学反应（氧化还原）后，共反应剂会产生强还原剂。
应用
电化学发光在分析应用中做为高灵敏度和选择性的方法非常有用[7]，它结合了化学发光分析无背景光噪声和通过施加电压于电极易于控制反应的优点。作为一种分析技术，由于它的多功能性，与光致发光（电磁荧光）(PL)相比，能有较为简化的光学设置；以及与化学发光(CL)相比，能有良好的时间和空间控制，其优点较其他常见分析方法的来的突出及显著。通过改变电极电压可以提高电化学发光分析的选择性，从而控制在电极上氧化/还原并参与电化学发光反应的物质[8] （参见：电化学分析）。它通常使用钌化合物，特别是氯化三(双吡啶)合钌(II)（[Ru (Bpy)3]2+)（在〜620 nm处释放光子），并在液相或液-固相交界面上与三丙胺（TPrA/Tripropylamine）再生。
它可以用为例如由纳菲薄膜、Langmuir-Blogett法或自组装技术做出的特别薄膜单层固定在电极表面，作为共反应物，通常更作为标签。
在使用高效液相层析（HPLC），钌标记基于免疫分析上的抗体、用于聚合酶连锁反应(PCR)的钌标记DNA探针、基于NADH或 H2O2的生物传感器、草酸盐和有机胺检测以及许多其他应用，并且可以从一个百万分点浓度(ppm)到超过六个数量级的动态范围进行检测。
光子检测是透过光电倍增管（PMT）或硅光电二极管或镀金光纤传感器完成的。电化学发光技术检测在生物相关应用中的重要性已得到公认[9] ，并且在商业上大量应用于许多临床实验室。[10][11][12]
参见
参考资料
- ^ Forster RJ, Bertoncello P, Keyes TE. Electrogenerated Chemiluminescence. Annual Review of Analytical Chemistry. 2009, 2: 359–85. Bibcode:2009ARAC....2..359F. PMID 20636067. doi:10.1146/annurev-anchem-060908-155305.
- ^ Valenti G, Fiorani A, Li H, Sojic N, Paolucci F. Essential Role of Electrode Materials in Electrochemiluminescence Applications. ChemElectroChem. 2016, 3 (12): 1990–1997. doi:10.1002/celc.201600602.
- ^ Electrogenerated Chemiluminescence, Edited by Allen J. Bard, Marcel Dekker, Inc., 2004
- ^ Valenti G, Rampazzo R, Bonacchi S, Petrizza L, Marcaccio M, Montalti M, Prodi L, Paolucci F. Variable Doping Induces Mechanism Swapping in Electrogenerated Chemiluminescence of Ru(bpy)32+ Core−Shell Silica Nanoparticles. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (49): 15935–15942. PMID 27960352. doi:10.1021/jacs.6b08239.
- ^ Miao W, Choi J, Bard A. Electrogenerated Chemiluminescence 69: The Tris(2,2′-bipyridine)ruthenium(II), (Ru(bpy)32+)/ Tri-n-propylamine (TPrA) System RevisitedsA New Route Involving TPrA•+ Cation Radicals (PDF). J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (48): 14478–14485 [2021-02-26]. doi:10.1021/ja027532v. （原始内容 (PDF)存档于2019-02-14）.
- ^ Valenti G, Zangheri M, Sansaloni S, Mirasoli M, Penicaud A, Roda A, Paolucci F. Transparent Carbon Nanotube Network for Efficient Electrochemiluminescence Devices. Chemistry: A European Journal. 2015, 21 (36): 12640–12645. PMID 26150130. doi:10.1002/chem.201501342.
- ^ Zanut, A.; Fiorani, A.; Canola, S.; Saito, T.; Ziebart, N.; Rapino, S.; Rebeccani, S.; Barbon, A.; Irie, T.; Josel, H.; Negri, F.; Marcaccio, M.; Windfuhr, M.; Imai, K.; Valenti, G.; Paolucci, F. Insights into the mechanism of coreactant electrochemiluminescence facilitating enhanced bioanalytical performance.. Nat. Commun. 2020, 11: 2668. doi:10.1038/s41467-020-16476-2.
- ^ Fähnrich, K.A.; Pravda, M.; Guilbault, G. G. Recent applications of electrogenerated chemiluminescence in chemical analysis (PDF). Talanta. May 2001, 54 (4): 531–559. PMID 18968276. doi:10.1016/S0039-9140(01)00312-5.[永久失效链接]
- ^ Miao, Wujian. Electrogenerated Chemiluminescence and Its Biorelated Applications. Chemical Reviews. 2008, 108 (7): 2506–2553. PMID 18505298. doi:10.1021/cr068083a.
- ^ Lee, Won-Yong. Tris (2,2′-bipyridyl)ruthenium(II) electrogenerated chemiluminescence in analytical science. Microchimica Acta. 1997, 127 (1–2): 19–39. doi:10.1007/BF01243160.
- ^ Wei, Hui; Wang, Erkang. Solid-state electrochemiluminescence of tris(2,2′-bipyridyl) ruthenium. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2008-05-01, 27 (5): 447–459. doi:10.1016/j.trac.2008.02.009.
- ^ Wei, Hui; Wang, Erkang. Electrochemiluminescence of tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium and its applications in bioanalysis: a review. Luminescence. 2011-03-01, 26 (2): 77–85. ISSN 1522-7243. PMID 21400654. doi:10.1002/bio.1279 （英语）.