引用本文:谢建新 , 孙红梅，刘语涵，等. ZIF-67纳米片介导的luminol化学发光及水中过氧化氢的测定[J]. 化学试剂，2024，46（10）:29-34.
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2024.0328
2024.0328.pdf（全文PDF下载）
ZIF-67是一种典型的沸石咪唑酯类骨架结构材料，它是由二价钴离子（Co2+）与有机配体2-甲基咪唑自组装形成类似沸石结构的金属有机骨架材料，常被作为载体或模板合成复合纳米材料，但其本身的纳米酶催化活性研究不多，甚至报道没有纳米酶催化活性，这可能与其形貌和粒径等有关。文献报道ZIF-67纳米片作为纳米酶的研究方法主要基于比色法评价，而应用于高灵敏的化学发光分析法评价纳米酶催化活性较少，因此系统研究ZIF-67纳米片对luminol-H2O2化学发光的催化作用很有必要。
1.报道了一种典型沸石咪唑酯类骨架结构材料ZIF-67纳米片催化luminol-H2O2化学发光新体系，发光信号提升200倍；
2.建立的方法检测过氧化氢灵敏度高、选择性好、线性范围宽，远优于报道的常见贵金属纳米催化剂；
3.ZIF-67纳米片拓展了化学发光研究领域，为环境水体和人体中活性氧物种、血糖等高灵敏测定提供指导，在环境监测、生物传感和疾病诊断等领域具有潜在的应用前景。
1.1 主要仪器与试剂
1.2 化学发光分析方法
- 图1为ZIF-67-luminol-H2O2体系的流路。
1.3 化学发光动力学测定
Luminol-H2O2体系的化学发光动力学，可以通过静态注射法进行测定。取出化学发光检测器中流通池，放入石英烧杯，加入1.0 mL（5×10-6 mol/L）luminol溶液，此时信号为基线信号，从检测器上方注射孔用注射器注入0.5 mL（1.0×10-6mol/L）H2O2溶液，此为luminol-H2O2体系的化学发光动力学。图2为ZIF-67 NSs加入前后luminol- H2O2体系的化学发光动力学。从图2可知，ZIF-67 NSs能显著增强luminol-H2O2体系的化学发光。
图3为ZIF-67-luminol-H2O2体系的化学发光强度受luminol溶液pH值的影响结果。从图3可知，增加luminol溶液的pH值，ZIF-67-luminol-H2O2体系的化学发光强度呈现先增后降趋势，化学发光强度在pH 10.35时最大，故选择体积比为4:6的0.1 mol/L NaHCO3-Na2CO3缓冲液(pH 10.35)作为luminol溶液的缓冲介质。
控制过氧化氢溶液的浓度为1.0×10-6 mol/L，ZIF-67溶液的浓度为10 mg/L，luminol溶液pH值为10.35时，设置luminol溶液的浓度为1.0×10-7、5.0×10-7、1.0×10-6、3.0×10-6、5.0×10-6、8.0×10-6、1.0×10-5 mol/L，测量体系的化学发光强度。从图4a可以看出，体系化学发光强度随着luminol浓度的增加而增加，这是因为luminol本身作为化学发光试剂的缘故。
设定鲁米诺溶液的浓度为5.0×10-6 mol/L，过氧化氢的浓度为1.0×10-6 mol/L，鲁米诺溶液的pH控制为10.35时，ZIF-67溶液的浓度依次为1、3、5、8、10、15 mg/L，测定不同ZIF-67溶液浓度下体系的化学发光强度，记录体系的化学发光强度和背景值，计算不同ZIF-67溶液浓度下的绝对发光强度,如图5所示。
图6为ZIF-67-luminol-H2O2体系的相对化学发光强度与过氧化氢浓度之间的线性关系图。由图6可知，过氧化氢在浓度1.0×10-10~1.0×10-7 mol/L范围内存在良好线性相关关系。线性方程为∆I =391.73[H2O2]+313.75，相关系数为R2=0.9920。
2.6 共存离子的干扰测定
2.7 雨水中过氧化氢的检测
2.8 反应机理
通过ZIF-67-luminol-H2O2化学发光体系的紫外可见吸收光谱、化学发光光谱和自由基猝灭试验对ZIF-67-luminol-H2O2体系的化学发光机理进行探讨(图7和表3)。
沸石咪唑酯类骨架结构材料ZIF-67纳米片能高效地催化增强luminol-H2O2体系的化学发光，可使化学发光信号提升200倍。基于过氧化氢浓度与体系化学发光强度优异线性关系，建立过氧化氢高灵敏高选择性传感新方法，可用于环境水体和细胞内微量过氧化氢的测定。与定量产生过氧化氢的酶催化反应串联，如葡萄糖水解反应，可进一步检测血糖、尿酸、胆固醇等生理检测指标，因此ZIF-67纳米片具有在环境监测、生物传感和疾病诊断等领域具有潜在的应用前景。
