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基于声致荧光和声致化学发光的分析应用研究

作　者: 聂迎春
导　师: 吕家根
学　校: 陕西师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 超声空化声致发光声致荧光声致化学发光分析应用
分类号: O657.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 175次
引　用: 4次
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内容摘要

超声波通过液体时，液体中存在空化核的地方会形成负压，液体中便会产生大量的气泡，这种现象称之为空化（cavitation）。这些空化泡有着惊人的能量聚集本领。在足够高的声压作用下，它们在声场的负压相得到充分的膨胀，而在声场的正压相被急剧地压缩，并发生爆炸性的塌缩而导致发光，这就是声致发光（sonoluminescence，SL）。声致发光作为一种内源性的光源可以激发溶液中的荧光性分子发出荧光，称为声致荧光（sonophotoluminescence，SPL）；空化产生的氧化性自由基与溶液中化学发光试剂反应，产生与声致发光、声致荧光不同的化学发光，称为声致化学发光（sonochemiluminescence，SCL）。空化和声致发光伴随着高温、高压以及氧化性自由基的产生，这些极端的物理、化学现象一直是人们研究的热点。近年来，声致荧光和声致化学发光在物理、化学、生物学、医学领域也被广泛研究，然而相关内容只涉及基础性研究，应用性的研究还较少。本论文研究工作旨在研究声致荧光、声致化学发光在化学分析方面的应用价值，建立简便、快速、灵敏的声致荧光和声致化学发光分析方法。本论文由综述和研究报告两部分组成。第一部分为综述部分，回顾了声空化和声致发光的研究历史和进展，着重介绍了两大类型声致发光的发光机制，并对与声致发光密切相关的声致荧光（SPL）和声致化学发光（SCL）及其研究进展进行了概述。研究报告部分主要涉及声致荧光分析方法和声致化学发光分析方法的建立和评价。应用声致荧光分析法测定了药物中钙的含量；利用声致化学发光分析方法建立了快速评价抗氧化剂的抗氧化性和测定物质与羟基自由基反应速率常数的方法。研究报告由两部分组成，具体工作包括：一、声致荧光分析法应用于药物中的钙的测定设计制作了多泡声致荧光（muti-bubble sonophotoluminescence，MBSPL）检测的仪器装置，构建了MBSPL分析方法并将其应用于药物中Ca（Ⅱ）含量的的测定。Ca（Ⅱ）本身没有荧光性质，研究发现，在强碱性介质条件下，钙黄绿素-Ca（Ⅱ）络合物的声致荧光强度远大于钙黄绿素本身，声致荧光强度与Ca（Ⅱ）的浓度具有相关性，基于此建立了Ca（Ⅱ）的声致荧光分析法。利用声致荧光光谱研究了钙黄绿素-Ca（Ⅱ）的声致荧光性质，考察了超声辐射时间、超声辐射间隔、氢氧化钠浓度、钙黄绿素浓度和惰性气体对声致荧光的影响。在最优化的条件下，声致荧光强度与Ca（Ⅱ）在1×10^-5～1×10^-4mol／L浓度范围内成良好线性关系，相关系数为R=0.9973，检出限（3σ）为4×10^-6mol／L。对浓度为3×10^-5mol／L和1×10^-4mol／L的Ca（Ⅱ）标准溶液进行13次平行测定的相对标准偏差分别为2.4％和1.1％，药物中Ca（Ⅱ）含量的测定结果与AAS方法测定结果一致，t、F检验也说明本方法具有很好的准确性。此方法具有分析速度快、重现性好、使用仪器简单、操作方便等优点，有望应用于大量荧光性物质及对荧光性物质的荧光有增强或抑制作用的各类物质的快速检测。二、声致化学发光分析方法的建立及其在评价抗氧化剂OH^·清除能力方面的应用设计了流动式声致化学发光仪器装置，构建了声致化学发光分析法并应用于评价抗氧化剂的羟基自由基（OH^·）清除能力。采用超声辐射作为OH^·产生源可以实现现场、无试剂地产生OH^·，从而排除其他氧化剂、金属离子的干扰，提高了选择性；并可以实现OH^·的即时产生、即时检测，避免了检测前物质被氧化所引起的误差。与流动体系相结合所设计的自冷却式装置，可以省去冷却器，并可以达到非常高的检测频率。基于OH^·与鲁米诺反应会发出强烈的声致化学发光（SCL），抗氧化剂的加入将会猝灭OH^·因而会抑制声致化学发光，通过测量SCL的抑制情况可以实现对抗氧化剂OH^·清除能力的评价。考察了鲁米诺浓度、超声辐射时间、超声辐射间隔、流速等条件对声致化学发光的影响。在最优化的条件下，对八种OH^·清除剂包括尿酸、抗坏血酸、单宁酸、L-半胱氨酸、谷胱甘肽、柠檬酸、水杨酸和DL-山梨醇在模拟生理条件下的OH^·清除能力进行了评价。此外，基于鲁米诺和抗氧化剂的竞争反应，以鲁米诺为标准，本方法可实现物质与OH^·反应相对速率常数的测定，基于此我们对八种抗氧化剂与OH^·反应的相对速率常数进行了计算。结果表明SCL法灵敏度高、操作简单快速，分析频率可达590h^-1。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一部分综述声致发光研究进展  9-26
  一、声致发光的理论基础及其研究进展  9-18
    1 声致发光的研究历史  9-10
    2 空化效应—声发光和声化学的基础  10-13
    3 两种类型的声致发光及其发光机制  13-18
  二、声致发光在其它方面的研究  18-26
    1 声致荧光  18-20
    2 声致化学发光  20-24
    3 声致发光的一些应用研究  24-26
第二部分研究报告  26-48
  一、声致荧光分析方法应用于测定药物中的钙  26-36
    1 引言  26-27
    2 实验部分  27-29
    3 结果与讨论  29-35
    4 结论  35-36
  二、声致化学发光分析方法用于评价抗氧化剂抗 OH~.的能力  36-48
    1 引言  36-38
    2 实验部分  38-39
    3 结果与讨论  39-47
    4 结论  47-48
总结  48-49
参考文献  49-63
致谢  63-64
攻读学位期间的研究成果  64

基于声致荧光和声致化学发光的分析应用研究

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