本站原创亚硝酸盐广泛存在于食品和环境中,在酸性条件下能与胺类化合物形成致癌的N亚硝胺类化合物.因此,亚硝酸盐检测具有重要意义.目前亚硝酸盐的分析方法主要有紫外分析,荧光分析和电化学分析等.紫外分析法涉及复杂的重氮化反应,荧光分析需要特异荧光探针,均具有一定局限性.
清华大学林金明课题组自2002年以来,致力于化学发光检测亚硝酸盐的分析方法研究.该方法的主要原理,可以阐述如下：亚硝酸盐和过氧化氢在酸性条件下反应生成过氧亚硝酸.过氧亚硝酸在碱性条件下,转化为过氧亚硝酸盐,过氧亚硝酸盐的分解可以产生单线态氧,当其跃迁回基态时,其能量以光辐射的形式释放,该光信号由光电倍增管检测.表面活性剂和荧光物质可极大增强该体系化学发光强度（Anal.Chim.Acta,2002,474:107～114）.当二氧化碳存在时,过氧亚硝酸根可与其反应生成ONOOCO2－,该物质分解为NO2•,和CO3•,－.CO3•,－质子化后形成的HCO3•,自由基,通过自聚合产生二氧化碳分子二聚体（CO2）2*,该激发态物质以光辐射形式释放能量并产生CO2.据研究发现,棉花等固相材料对该体系有较大的增敏作用（Anal.Chim.Acta,2004,510:29～34）.
为了进一步提高亚硝酸根离子检测的灵敏度和稳定性,林金明课题组通过微波加热的方法,合成一种荧光产率高、稳定好且水溶性的碳点.通过研究发现该碳纳米材料与NaNO2H2O2体系作用时,可观察到非常强的化学发光现象,并且光强与1.0×10－7至1.0×10－5M浓度范围的亚硝酸钠有呈良好的线性关系.该课题组对碳点增强NaNO2H2O2体系的化学发光机理进行深入研究,并根据该发光现象建立了一种高灵敏,操作简便且干扰小的化学发光流动注射分析方法,用于测定牛奶和水样中亚硝酸钠（Anal.Chem.,DOI:10.1021/ac202039h）.
通过化学发光光谱可知该体系的最大发光波长为520nm,该位置与荧光碳点的荧光发射峰接近,由此确定该体系的发光体为荧光碳点.电子自旋共振技术可观察2,2,6,6四4哌啶（TEMP）与单线态氧作用而形成的特征信号.利用该技术观察碳点加入NaNO2H2O2化学发光体系后单线态氧量的变化.研究发现,碳点的加入并没有增强单线态氧的信号,由此可知,化学发光信号的增强并非由单线态氧引起的.通过电子自旋共振技术对反应后的碳点进行观察,发现其g值发生明显的偏移.该结果表明,碳点在化学发光反应之后,其结构发生明显变化.抗坏血酸,硫脲等对碳点NaNO2H2O2发光体系的发光强度有明显抑制作用,这表明自由基,尤其是羟基自由基,对体系的发光具有重大贡献.上述研究不仅对NaNO2H2O2体系的化学发光机理有了更为明朗化的认识,而且也对碳点发光的光学机理有了深入的了解.碳点增强NaNO2H2O2的化学发光的机理,可以归结为NaNO2H2O2体系中的自由基对碳点的作用.超氧阴离子自由基可作为电子供体,往碳点注入电子,使其形成CDs－；过氧亚硝酸和羟基自由基等作为电子受体,往碳点内注入空穴使其形成CDs＋.CDs－与CDs＋的电子空穴复合过程,产生激发态的CDs*.当CDs*返回基态时,便以光辐射的形式释放能量.