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毛细管电泳(CE)具有分离效率高、灵活性好、通用性强、操作简单、分析速度快及成本低等优点,可与多种检测模式联用,在环境、食品、药物、纳米材料等领域的分离分析中得到了广泛应用。随着研究对象的新颖化和复杂化,发展新型联用装置、建立新型联用方法,是提高CE分离效率和检测灵敏度的重要途径。 在本论文中,我们以提高CE分离度和灵敏度为目标,以新型材料或技术为出发点,分别向CE体系中引入添加剂和新型分析技术,期望实现对分析物的高灵敏、高选择性分析。首先,向背景缓冲溶液中添加离子液体(ILs),实现了对几种分析物的同时高效分离与检测;其次,创新性地将CE与暗场显微成像技术(DFM)相联用,实现了单个纳米粒子的可视化、实时分析;再次,将几种技术结合,提出了“从理论预测到实验验证”的研究思路,为高效、灵敏的手性CE药物拆分提供理论预测与指导;最后,利用微波辅助法一步制备了单原子/双原子掺杂的碳纳米点复合材料,系统研究了复合材料的性能及应用,期望将其作为电极修饰材料,进一步提高CE-电化学/电化学发光体系的检测灵敏度。主要内容如下: 1.以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMImBF4)为添加剂,利用CE-电化学体系同时分离检测三种β-兴奋剂,系统研究了实验条件对分离检测的影响。在最优条件下,三种分析物在11min内得到基线分离,且检测限低至1nM。ILs的引入大大提高了分离效果和灵敏度。本方法成功用于实际样品饲料中β-兴奋剂的分析检测,得到了令人满意的结果。 2.首次将DFM与CE分离装置联用,可视化、实时研究了单个金纳米粒子(AuNPs)在毛细管电泳中的运动行为。以带不同电荷的AuNPs为目标分析物,观察到正电AuNPs比负电AuNPs在毛细管柱内具有更大的运动速度,前者可以赶上并且超越后者。该结果可视化地证明了CE的分离机理。同时,该装置可用于评估AuNPs的粒径分布情况,与透射电子显微镜得到的结果相吻合。该体系为CE分析开阔了新的领域。 3.建立了一种“理论预测到实验验证”的方法,为高效、灵敏的手性CE拆分结果提供理论预测与指导。选取四种手性药物为模型分子,利用等温滴定量热法,核磁共振波谱技术和分子模拟技术研究了药物分子与手性选择试剂β-环糊精(β-CD)/羧甲基-β环糊精(CM-β-CD)之间的相互作用。理论研究结果表明,CM-β-CD作为手性拆分试剂在手性CE实验中可能会表现出较好的拆分能力,而静电相互作用和氢键可能是诱导手性拆分得以实现的主要驱动力。利用CE实验对这些预测进行验证,得到的拆分结果与理论预测结果相吻合。这种方法可为手性CE研究提供新的研究思路。 4.以柠檬酸和尿素为前体,一步微波辅助法制备了氮掺杂碳纳米点复合材料(N-Cdots),以此材料为共反应剂,构建了一种新型的基于三联吡啶钌的电化学发光传感平台,并用于灵敏、选择性地间接检测双酚A。结果表明该体系具有良好的稳定性和重现性。 5.在上述工作基础上,向反应前体中加入L-半胱氨酸,利用微波法一步制备了N和S双掺杂的碳纳米点复合材料(N,S-C dots)。该N,S-C dots荧光量子产率高(25%),具有比较均匀的表面状态和粒径分布,且N和S的同时掺杂诱导C dots中形成更多孤立的sp2共轭结构,从而调控材料的化学和电子结构,改善了N,S-C dots的荧光性质。基于此,我们构建了一种灵敏,选择性检测Hg2+的荧光传感体系。该体系灵敏度高、选择性好。我们希望将这两种复合材料修饰的电极用于CE分离检测体系中,以提高检测灵敏度。