碳氧、氮氧、硫氧等活性氧化物的化学发光研究

    氧化反应是化学反应中很重要的一类反应，特别是包括O-O键断裂的氧转移在有机化学中起着举足轻重的作用，人们还经常把这个过程作为生物体系中最可能的氧化机理。即便氧原子转移的氧化机理没有被人们理解，但是众所周知，一些氧化试剂，比如过氧化氢（HOOH）、过氧硝酸（HOONO2），过氧碳酸盐（HOOCO2-），过氧硫酸盐（HOOSO3-）以及有机氢过氧化物，都属于这种氧化反应。在有氧转移参与的氧化反应中，过氧化氢和它的异构体常被看作是反应的中间产物，它们的活性被给予很大重视。
    
    氧化试剂，如HOOH，HOONO2，HOOCO2-和HOOSO3-，其化学活性主要体现在水溶液中，尤其在过氧化物中溶剂效应对它们的稳定性有很大的影响。近十年来，已经发展了两种理论技术研究溶剂效应：连续模型和离散溶剂模型。在连续模型中，溶质分子假定处于一个空穴中，把溶剂效应看作是溶质分子分布在具有均一性质的电介质中。在离散模型中，溶剂被认为是分子，要考虑溶剂分子与溶质的相互作用，因为这种作用经常是由很多不同构型的弱相互作用络合体贡献而得。

    本研究组长期从事活性氧、碳氧活性氧化物、氮氧活性氧化物、硫氧活性氧化物以及过氧化氢相关的化学发光研究，建立了一系列有实际应用价值的化学发光反应体系。2011年度在林珍、陈惠、薛伟等同学的努力下，制备了多中不同性能的纳米材料，应用于化学发光的增强作用，并且研究了相关的反应机理，取得重要进展。

荧光碳量子点的制备及化学发光行为研究

    荧光碳纳米颗粒（碳点）是一类新兴的纳米材料，它的光活性高，生物毒性小且成本低，在光成像以及催化领域得到一些初步的研究。为进一步提升本项研究水平，博士生林珍同学探索了荧光碳量子点的高效制备方法，通过微波加热法，以丝氨酸作为碳点的合成原料，PEG 1500和甘油为辅助试剂在10分钟内合成荧光强度高的碳点。该碳点的荧光发射波长表现出激发波长依赖性，并且荧光量子产率高达12%。研究了碳点对过氧亚硝酸盐发光反应的影响。结果表明，碳点的发光现象可归因于碳点电子-空穴湮灭所引起的能量变化的光辐射释放（图1）。此外，过氧亚硝酸是由酸性过氧化氢与亚硝酸钠在线合成。过氧亚硝酸与碳点混合所引起的化学发光的强度与亚硝酸根的浓度呈现比例关系。研究成果发表在Anal. Chem.和Chem. Commun.上。并且《分析化学》2011年第12期上作为NEWS介绍。

图1 碳点作用下的过氧亚硝酸盐发光现象