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电致化学发光(Electrochemiluminescence，ECL)是将电化学技术与化学发光相结合的一种分析技术，它利用电化学反应形成激发态发光体而发光。ECL分析技术集成了发光分析的高灵敏性和电化学电位的可控性优点，已成为当今生命分析化学中一个非常活跃而重要的研究方向。其中，钌联吡啶及其衍生物是众多发光试剂中发现最早，且最具实际应用价值的电致化学发光试剂，将其直接固定在电极上制成的固相ECL传感，具有试剂用量少、操作简便、快速和灵敏度高等优点，已广泛应用于基因分析、免疫分析等，可作为微流控分析系统和微阵列光化学传感器的光检测器件。目前，文献中已提出了包埋法、吸附法和自组装技术等用于固相ECL的构建，但这些技术均存在发光试剂组装量难以控制、组装的发光试剂易于泄漏等问题，使发光传感器不稳定。为此，本文针对电致化学发光试剂的表面固定化方法、如何提高表面电致化学发光试剂固定量，以及高灵敏和高电活性电致化学发光探针的设计、合成与应用等方面开展了深入系统的研究，取得了一些创新性的研究成果，包括: 1.一步法固定钌联吡啶构建高效固相电致化学发光传感器 提出了一步将钌联吡啶和三维多孔二氧化硅结构同时组装于电极界面构建固相ECL传感器的新方法。该方法的原理是:在含有钌联吡啶的氟硅酸铵溶液中，施加一负电势或阴极电流于工作电极，以电解水产生的氢氧根离子催化氟硅酸铵水解形成二氧化硅溶胶-凝胶膜，有效地包埋钌联吡啶;同时，产生的氢气泡作为二氧化硅三维生长的动态软模板，使凝胶膜形成三维贯通的网络结构，最终在电极表面形成包埋有钌联吡啶的三维多孔二氧化硅膜结构的固相ECL传感器。该方法中，钌联吡啶的固定量可通过改变沉积液的浓度、溶胶-凝胶膜的沉积速度和时间进行调控。这种方法的优点是，固定在二氧化硅溶胶-凝胶中的电致化学发光试剂能稳定存在，使形成的固相ECL传感器信号稳定;同时，形成的三维贯通的二氧化硅多孔结构有利于物质的传输，提高传感器的响应速度。因此，构建的钌联吡啶固相电致化学发光传感器具有很高的灵敏度和良好的稳定性，并可用于TPA的检测。所提出的一步包埋法可用于各种功能分子或粒子在电极界面的同时组装，因而能用于多种传感器或生物燃料电池的构建。 2.高电活性、高发光效率和高灵敏的钌联吡啶衍生物/碳纳米管复合物探针的合成与表征 利用碳纳米管优良的导电性、良好的机械性能和表面易于功能化的特性，提出了将大量钌联吡啶衍生物通过化学键合到一根碳纳米管上制备高灵敏固相电致化学发光探针的新方法。首先，设计合成了带有氨基的钌联吡啶衍生物，将该衍生物上的氨基与化学功能化的碳纳米管上的羧基共价键合，构建钌联吡啶衍生物/碳纳米管复合物ECL探针。该ECL探针具有体积小，发光试剂功能密度高且稳定，探针上的所有发光试剂均能被利用和发光效率高的优点，可用作基因、免疫等生化分析的ECL探针，以及用于构建高灵敏的电化学与电致化学发光双响应生化分析传感器。研究还发现，共价键合的钌联吡啶衍生物能与碳纳米管发生电子相互作用，故其量子发光效率比物理吸附的钌联吡啶高约17倍。以钌联吡啶衍生物/碳纳米管复合物构建的固相ECL传感器具有高度的稳定性，能高灵敏检测三正丙胺(TPA)共发光物，且检测范围达九个数量级，检测限低至8.75 pM，比文献报道低3个数量级。 3.一种新型钌联吡啶衍生物的合成与性质的研究 基于离子对作用合成了一种新型的四苯硼酸化钌联吡啶电致化学发光试剂，并利用溶剂挥发法得到了该配合物的正六边形片状单晶，其吸收波长和激发波长与钌联吡啶的相一致，表明离子对作用不影响钌联吡啶本身的光学性质。实验还发现，该配合物在离子液体中表现出良好的电化学稳定性和电致化学发光性质，共发光物三正丙胺(TPA)能有效地提高体系的发光信号，为构建有机相传感器提供了新的电致化学发光试剂。