[发明专利]一种基于杂化局域-电荷转移激发态材料水相固态传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及电化学发光领域，公开了一种基于杂化局域‑电荷转移激发态材料水相固态传感器及其制备方法，该水相固态传感器包括电极，所述电极表面具有杂化局域‑电荷转移激发态材料合成的水溶性纳米粒子修饰层，所述杂化局域‑电荷转移激发态材料为HLCT有机小分子，所述HLCT有机小分子的名称为BPTCz。本发明通过使用杂化局域电荷转移激发态材料修饰电极，可制成固态电化学发光传感器，ECL性能优异，发光效率高，用于免疫分析、离子分析、核酸检测、水质检测等分析检测领域。

技术领域

本发明涉及电化学发光领域，具体涉及一种基于杂化局域-电荷转移激发态材料水相固态传感器及其制备方法。

背景技术

电化学发光(Electrochemiluminescence或Electrogeneratedchemiluminescence，简称为ECL)是指电化学活性物质在电激发的驱动下产生的自由基离子通过高能电子转移反应产生激发态，激发态返回基态以光的形式辐射能量。与光致发光(FL)或化学发光(CL)方法相比，ECL的特殊优点显示多方面，如集成电化学激发和光子信号收集多维信号控制和分析，优越的单分子分辨率原位ECL成像超灵敏生物传感和催化活性分析等。经过研发，当前ECL理论和技术逐渐被建立起来，成为一种强有力的现代分析传感和检测手段，用于免疫分析、离子分析、核酸检测、水质检测等领域。与其他检测手段相比，电化学发光通过结合电化学调控手段，获得的背景信号更低、信息更丰富，在获取高灵敏度、高信噪比、特异性识别等方面，具有显著的技术优势。

基于工作电极表面修饰的固态ECL检测相较于液相ECL，具有结构更简单、更便捷和小型等优势。然而，报道过的有机分子固态ECL检测体系均属于传统的荧光体系，本质上这类材料中三重态激子回到基态往往是禁阻跃迁的。根据自旋量子统计理论，在电激发条件下，单重态和三重态上激子的生成比率大约为25％:75％，无论是湮灭ECL途径，还是共反应剂ECL途径，在这些发光材料上复合产生的三重态激子均无法得到利用，只有通过25％的单重态激子跃迁回基态发光(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,6993-6996.)。为此，现有有机小分子固态ECL检测体系均受限于它们共同的传统荧光物理属性，其ECL效率水平和应用受到理论和实际上的限制。

经典的全激子利用型材料热活化延迟荧光有机发光材料不同于传统意义上的荧光，效率受到理论和实际上的限制。通过环境的热活化，这类发光物质中的T1三重态激子将发生反向系间窜越(reverse intersystem crossing，RISC)过程，进而返回到最低激发单重态S1，最后跃迁回基态S0实现辐射出光。这意味着热活化延迟荧光TADF材料则能实现所有单重态和三重态激子的辐射利用，进而其发光效率可达到100％。近期有科研工作者采用纳米包覆的方式实现了TADF材料如4CzIPN的固态水相ECL发射(Chem.Commun.,2021,57,5262，专利202110033026.6)，以及PAPTC水溶性纳米粒子ECL应用(Analyst,2022,147,2442),采用包裹剂包裹有机染料以用作ECL的方法操作较为复杂，并且由于包裹剂如PMSA等惰性绝缘属性的物质的存在，不仅增加了阻隔层的厚度，并且会造成更大的空间位阻，从而阻碍电荷传输能力，很大程度影响材料的ECL性能。基于此，寻找简易方便的途径实现有机染料的水相ECL体系意义同样重大。