高级氧化技术中自由基的检测技术和方法研究进展

白 格，陈茂清，蔡 楠，郭子维，4，张 婷，郭鹏然*

（1．广东省科学院，广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心），广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东省水环境污染在线监测工程技术研究中心，广东 广州 510070；2．兰州理工大学 石油化工学院，甘肃兰州 730000；3．广东省生产力促进中心，广东 广州 510070；4．昆明理工大学 环境科学与工程学院，云南昆明 650000）

近年来，高级氧化技术（Advanced oxidation processes，AOPs）因反应快速、降解彻底、无二次污染等优点，在处理难降解有机污染物方面应用广泛［1－3］。AOPs主要包括（类）Fenton法［4］、光催化氧化法［5－6］、臭氧氧化法［7］、电化学氧化法［8］以及各种组合联用法［9］等，其基本原理是通过在反应体系中产生氧化性强的活性氧物质，将待处理的有机污染物氧化降解为小分子有机物［10］，甚至矿化为CO2和H2O［11－12］。产生的活性氧物质包括自由基和非自由基，自由基有羟基自由基（·OH）、硫酸根自由基（·）和超氧阴离子自由基（）等，非自由基有单线态氧（1O2）等。其中，自由基途径是各种AOPs技术中最主要的降解方式［13－14］，因此，对反应过程中的自由基进行定性定量检测十分重要。然而，AOPs中的自由基稳定性较差，且寿命较短，最为活泼的·OH半衰期为10－9s［15］，SO4－·相比·OH较为稳定，半衰期为（3～4）×10－5s［16］，O2·-的存在时间相对较长，大约为1 s［17］。因此直接测定这些自由基较为困难，通常采用间接测定法，即使用探针或清除剂与活性较高的自由基反应，再对分析试剂或产物进行定性和定量分析。

本文综述了目前主要的测定方法，包括电子自旋/顺磁共振法（Electron spin/paramagnetic resonance，ESR/EPR）、高效液相色谱法（High performance liquid chromatography，HPLC）、分光光度法、荧光光谱法和电化学方法（Electrochemical analyses）等。其中ESR和EPR主要用于自由基的定性分析，对自由基的含量进行准确测定比较困难；HPLC需与其它检测技术联用，方可进行准确的定量分析；分光光度法、荧光光谱法和电化学法则分别通过反应前后吸光度、发光强度和电信号的变化定量检测自由基。

1 自由基检测方法

1.1 电子自旋/顺磁共振法

电子自旋共振法（ESR）和电子顺磁共振法（EPR）基本原理相似，均是将自由基转移到磁场中可以测量到的含有未配对电子的化合物中，是定性分析自由基最直接和有效的技术，但所测目标自由基需要具备一定的稳定性和浓度，才能被ESR/EPR波谱仪检测到。而AOPs中的自由基不稳定，反应极快，直接使用波谱仪无法检测到反应过程中的自由基，需要加入捕捉剂与自由基反应生成较为稳定的自旋加合物，通过波谱仪检测各自旋加合物，再根据谱图定性分析AOPs中的自由基。常用的自旋捕捉剂有二甲基吡咯啉氮氧化物（5，5-Dimethyl-1-pyrrolinen-oxid，DMPO）和2，2，6，6-四甲基哌啶（2，2，6，6-Tetramethylpiperidine，TEMP）等。通常使用DMPO测定·OH、O2·－和SO4－·，自旋加合物DMPO－OH和DMPO－O2·－的特征峰均为4条谱线，强度比分别为1∶2∶2∶1和1∶1∶1∶1（如图1A和图1B所示）。DMPO－SO4的特征峰为6条谱线，强度比为1∶1∶1∶1∶1∶1，且DMPO－SO4的特征峰通常与DMPO－OH在同一位置［18］（如图1C所示）。在某些AOPs过程中还会产生非自由基1O2，通常使用TEMP捕获1O2，自旋加合物TEMP－1O2的特征峰为3条谱线，强度比为1∶1∶1（如图1D所示）。

图1 •OH、O2•－、SO4－•、1O2的ESR/EPR谱图［19－21］Fig．1 ESR/EPR spectrograms of•OH，O2•－，SO4－•，1O2［19－21］A．DMPO－OH，B．DMPO－O2•－，C．DMPO－OH，DMPO－SO4，D．TEMP-1O2

据表1，ESR和EPR检测技术在各种AOPs技术中应用均较为广泛，一方面，可以根据特征谱图鉴别自由基种类［22，30］，或根据需要，只分析主要自由基［18，20］；另一方面，可以通过比对信号强度的不同，分析自由基的相对含量［18－19，31］。待测系统中存在一种或多种未知自由基需要确认种类时，使用ESR/EPR可轻易地通过各自由基自旋加合物谱图的特异性确认自由基的类型。然而该法不能定量分析，使用的仪器价格昂贵，成本较高，需要操作人员具有丰富的知识和专业的技术，且灵敏度不高，捕捉剂与自由基反应后的衍生物稳定性虽强于自由基，但在常温下稳定存在的时间仍不超过20 min［32］，无法准确、快速、便捷地测定自由基含量，在实际应用方面存在诸多困难。

表1 ESR/EPR法在不同降解方法中检测自由基的应用Table 1 Application of ESR/EPR for free radicals detection in different degradation methods

1.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法是高效快速的分离方式，测定自由基时需要和不同的检测器联用。现在常用的检测器有紫外（Ultraviolet，UV）检测器、二极管阵列（Diode array detector，DAD）检测器、电化学检测器（Electrochemical detect，ECD）、荧光检测器（Fluorescence detector，FD）和质谱检测器（Mass spectrum，MS）等。与ESR/EPR类似的是，因为自由基存在寿命较短，在HPLC分离检测前需先进行捕捉。而区别是，ESR/EPR原理为将捕捉剂作为探针，通过检测与自由基反应后的产物进行定性分析；而HPLC联用检测器主要用于自由基的定量分析，检测原理有两种［33］：一种与ESR/EPR相似，通过分离检测反应产物进行定量分析，另一种是将捕捉剂作为清除剂，通过检测与自由基反应后捕捉剂的浓度变化，对自由基进行定量分析。根据HPLC的原理，要求捕捉剂不仅能够捕捉待测自由基，且捕捉剂本身或反应产物能够使用色谱法分离且较为稳定［33］。

常用的探针捕捉剂有水杨酸（Salicylic acid，SA）、二甲基亚砜（Dimethyl sulfoxide，DMSO）和4-羟基苯甲酸（p-Hydroxybenzoic acid，4-HBA）等。其中部分探针对捕捉的自由基具有强选择性。对·OH具有选择性的探针有SA和DMSO［34－35］。SA与·OH的反应速率常数为2．7×1010M－1·s－1［36］，羟基化产物为2，3-二 羟 基 苯 甲 酸（2，3-Dihydroxybenzoic acid，2，3-DHBA）和2，5-二 羟 基 苯 甲 酸（2，5-Dihydroxybenzoic acid，2，5-DHBA），无中间产物影响，且羟基化产物较为稳定，易采用HPLC分离，并可联用ECD、UV和FD进行检测［37］。Zhang等［38］联用UV检测器，研究了三维蒽醌/聚吡咯改性石墨毡（3D AQS/PPy－GF）阴极电催化氧化反应过程中·OH的产生量。Shimizu等［36］联用ECD检测器，证实TiO2的存在可加速声催化氧化过程中·OH的产生。Arrojo等［35］联用FD检测器测定了超声催化氧化过程中的·OH。以上研究均依据SA羟基化产物与·OH之间的线性关系对·OH进行定量分析，检出限可达5μg/L及以下［39］，定量限为20μg/L［35］。需要注意的是，SA的羟基化产物不止一种，会使定量分析变得复杂，而在Fenton相关的研究中，SA式结构会与Fe（Ⅱ、Ⅲ）形成络合物，且在反应过程中可能会因为·OH的快速产生导致SA过度矿化［40］，故使用SA作为探针会影响·OH测定的准确性。因此在Fenton相关的·OH检测中，需要过量添加SA或者使用其他与金属离子不发生反应的捕捉剂。

故在Fenton相关研究中，探针DMSO的应用较多。DMSO具有高溶解性和低挥发性［41］，与·OH的反应速率常数为6．6×109M－1·s－1［36］。与SA相比，不会和铁或其他金属离子形成络合物，对Fenton和类Fenton中的·OH检测无影响［42］。DMSO与·OH可通过一系列反应（反应（1）～（3））定量生成甲醛，加入2，4-二硝基苯肼（DNPH）后反应生成相应的肼（HCHO－DNPH）［41－42］，然后采用HPLC/UV分离并检测HCHO－DNPH，再根据获得的线性关系定量分析·OH。Tai等［42］研究了Fenton和配体－Fenton试剂与H2O2组成的高级氧化体系中·OH的生成速率，Yuan等［43］研究了Pd电催化氧化工艺降解地下水中三氯乙烯（TCE）的过程中·OH的产生。以上研究均采用DMSO为捕捉剂，且测定的HCHO－DNPH与反应体系产生的·OH之间存在良好的定量关系，同时DNPH易获得，检测方便，易于操作。上述检测方法灵敏度高，Fenton体系中H2O2检出浓度低至1．0×10－7mol·L－1［44］。然而，由于有机底物会对甲基自由基的化学反应产生重大影响，反应底物中存在大量其他有机物时，使用该方法检测会产生较大误差。

在·OH的检测中，除SA和DMSO外，还可应用其他捕捉剂。Bai等［45］等利用大气压强电离放电生成的·OH处理饮用水中的高藻。Tung等［46］研究了光催化和电催化系统中·OH的产生。以上研究均利用4-HBA捕集·OH，生成唯一的产物3，4-二羟基苯甲酸（3，4-DHBA），HPLC分离后使用DAD检测器进行检测，结果表明衍生物3，4-DHBA的浓度和·OH的量存在显著的线性关系［46］。

上述·OH的检测中以探针式捕捉剂为主，根据探针的选择性和羟基化产物与·OH的线性关系定性定量·OH。而在SO4-·的检测中，清除剂式捕捉剂的应用更多。常用的作为清除剂的捕捉剂有苯甲酸（Benzoic acid，BA）、硝基苯（Nitrobenzene，NB）、4-对氯苯甲酸（p-Chlorobenzoic acid，pCBA）和4-硝基苯甲酸（p-Nitrobenaoic acid，pNBA）等。可利用清除剂对SO4－·和·OH反应速率常数的差别定性检测自由基，或根据清除剂的去除率定量分析自由基。

表2 各指示剂对·OH和SO4－·的反应速率常数［47－48］Table 2 Reaction rate constants of indicators with·OH and SO4－·［47－48］

如表2所示，清除剂BA和pCBA与·OH和SO4－·均反应快速，然而清除剂NB与pNBA仅与·OH快速反应，与SO4－·几乎不反应。可利用清除剂与自由基反应速率的特性，对自由基进行定性定量检测。Zhang等［49］以pCBA和NB作为清除剂，对MnO2－Co3O4涂覆的陶瓷膜催化过硫酸盐进行研究。Lutze等［47］以pCBA和pNBA为清除剂，研究了氯化物在以SO4－·为基础的水处理中的作用。Guan等［50］以NB作为清除剂，制备了磁性多孔CuFe2O4催化过氧一硫酸盐氧化降解阿特拉津。Wang等［48］以BA和NB为清除剂，利用亚硫酸氢盐激活过硫酸盐。Guan等［51］以BA和NB为清除剂，研究了pH值对UV/过氧一硫酸盐体系中·OH和SO4

－·形成的影响。以上研究均选择与·OH和SO4－·反应速率常数差距较大的清除剂，以差距较小的清除剂作为辅助，针对与自由基反应完成后残留的清除剂，利用HPLC耦合UV检测器进行分离检测，并根据清除剂浓度的降低定性定量分析反应体系中的自由基。对于AOPs中的测定，使用HPLC的相关研究较少。

通过HPLC联用检测器检测分析自由基灵敏度好，检出限低，但存在仪器价格高，测定较为复杂的缺点。该检测方法的定性分析依赖于捕捉剂的选择性，选用特异性强的捕捉剂可以满足同时定性定量检测的要求。

1.3 光谱法

1.3.1 分光光度法 分光光度法原理与HPLC类似，均需要利用捕捉剂，且有两种检测原理：捕捉剂与自由基反应后被消耗或生成稳定加合物。由于吸光度与反应前发生变化，利用其差值可定量分析自由基产生量。该方法测定快速，捕捉剂容易获得，操作简单，且仪器的价格远低于ESR/EPR波谱仪和液相色谱仪，因此是目前国内实验室最常用的分析方法。常用的探针式捕捉剂有SA、DMSO和硝基四氮唑蓝（Nitrotetrazolium blue chloride，NBT）等，清除剂式捕捉剂有结晶紫（Crystal violet，CV）、亮绿显色剂、孔雀绿显色剂、邻二氮菲、亚甲基蓝等。

探针式捕捉剂SA和DMSO在分光光度法中同样用于·OH检测。SA在分光光度法中应用的反应原理与HPLC中相同，皆通过产生羟基化产物2，3-DHBA和2，5-DHBA，使溶液吸光度发生变化。Peralta等［52］基于铂电极电化学氧化过程中产生的·OH，通过吸光度的变化定量分析了·OH。然而与HPLC中不同，分光光度法中DMSO的检测原理是，DMSO与·OH反应定量生成甲醛后，通过乙酰丙酮法，即与乙酰丙酮、氨发生Hantzsch反应生成黄色化合物3，5-二乙酰-1，4-二氢吡啶，于414 nm波长处测定吸光度，通过与反应前进行比对，根据差值定量分析·OH。但该法需要高温环境，因此目前很多研究使用改进的Hantzsch法。其中一种改进方法为引入一种新型试剂乙酰乙酰苯胺（Acetoacetanilide，AAA），可使反应无需任何加热，在室温下进行。Lousada等［53］使用该检测方法研究了二氧化皓（ZrO2）颗粒催化H2O2分解过程中·OH形成的动力学机理，检出限可达1．43×10－6mol/L。

分光光度法中检测O2·－常使用的探针有：NBT、XTT四唑盐、WST-1四唑钠盐和NH2OH等。Zhang等［38］以NBT为清除剂，检测了3D AQS/PPy－GF阴极活化氧产生的O2·－，NBT与O2·－相遇后得电子形成的不溶于水的蓝色单臜与O2·－的产量呈线性关系。然而NBT在可见光照射下不稳定，使得在光催化氧化反应中使用NBT存在一定的困难［54］。NH2OH可将O2·－氧化为NO2－，NO2

－和磺胺酸反应后生成一种重氮盐，最后该重氮盐与α-苯胺反应生成的红色偶氮染料同样可以间接反映O2·－的产量。然而该方法在光系统中同样不适用，因为光敏剂产生的强还原性的水合电子可以与NO2－反应，将其还原为N2［54］。故在光催化反应中需要使用其他选择性强的探针。Agbe等［55］以XTT四唑盐为探针，检测了ZnO纳米粒子（ZnO－NPs）光催化过程产生的O2

·－的含量。XTT四唑盐与O2·－反应后，氮原子环打开，生成深红色的XTT甲臜，在478 nm处表现出典型的最大吸收，且XTT四唑盐和XTT甲臜具有不同的振动、电子和光学性质，可同时满足O2

·－检测和定量要求。使用分光光度法检测SO4－·的研究较少，在激活过硫酸盐的研究中，更多的研究是使用分光光度法测定过硫酸盐含量的变化。

探针式捕捉剂大多为对自由基具有强选择性的物质，然而分光光度法中的清除剂式捕捉剂一般不具备选择性。Yin等［56］以CV作为清除剂，研究了超声协同电催化氧化反应体系中·OH的形成，根据吸光度的变化测量了氧化反应后溶液中产生的·OH。然而CV不具备选择性，在阳极同样可以直接被氧化，影响定量分析·OH的准确度。

1.3.2 荧光光谱法 荧光光谱法同样需要应用捕捉剂捕集自由基，其原理与分光光度法类似，自由基与捕捉剂反应后，诱导捕捉剂发光或发光减弱，通过发光强度的差值可定量分析自由基的数量［33，57］。该方法灵敏度及分辨率高，操作简单，所需设备及试剂价格低廉，是实验室的常用方法。常用的捕捉剂为对苯二甲酸（p-Phthalic acid，PTA）和香豆素（Coumarin，COU），二者均对·OH具有选择性。

PTA不具有荧光特性，与·OH的反应速率常数为4．0×109M－1·s－1，反应后会生成具有高荧光特性的稳定有机物二羟基对苯二甲酸，激发和发射波长分别为315 nm和425 nm，可通过荧光光谱仪检测到的荧光差值定量分析自由基。Hou等［22］研究了三维电极-电Fenton反应过程中·OH的含量，Juretic等［58］测定了超声催化氧化系统中·OH的产生量，Villeneuve等［59］考察了超声催化氧化系统中的空化现象与·OH产量的关系，Jimenez等［60］对几种光催化胶凝材料产生的·OH进行定量分析。以上研究均使用PTA作为探针。Charbouillot等［61］以硝酸盐和过氧化氢作为光化学中·OH的来源，研究PTA作为捕捉剂的性能和选择性，发现与苯甲酸相比，PTA对·OH的选择性更强。

Lin等［62］分析了针铁矿催化的类Fenton反应中阴离子对·OH产生的影响，Zhang等［63］以各种改性TiO2为光催化剂，光催化氧化降解水悬浮体系中的乙醛，Ohguri等［64－65］研究了由全氟磺酸组成的隔膜电极组构成的电化学体系中·OH的形成，Nagarajan等［66］比较评估了多种可见光和UV活性光催化剂。这些研究使用的捕捉剂均为COU，与·OH反应后生成唯一的高荧光衍生物伞形酮（Umbelliferone，7-HC，图2），7-HC与系统中生成的·OH呈线性关系，最低可检测到3×10-8mol/L的·OH。

图2 香豆素与伞形酮［67］Fig．2 Coumarin and umbelliferone

Náfrádi等［68］以TiO2光催化作为·OH的来源，比较了捕捉剂COU和香豆素-3-羧酸（Coumarin-3-carboxyllic acid，3-CCA）的检测能力。发现两者对·OH的选择性均较高，反应速率常数分别为6．88×109M－1·s－1和4．9×109M－1·s－1，荧光产物仅通过与·OH反应形成，且产率差异较小。3-CCA吸附性良好，在非均相的反应体系中，易吸附于催化剂上，当反应溶液中存在其他·OH清除剂时，3-CCA与·OH的反应受到的影响很小；而COU因为吸附性较差，与·OH的反应容易受到溶液中其他清除剂的影响。

以PTA和COU为捕捉剂的荧光光谱法作为成熟的自由基测定方法，仍然存在不足，如光稳定性较差，激发和发射峰宽，斯托克斯位移小使得样品穿透性不强，灵敏度不高等。为提高荧光光谱法的性能，Cui等［69］设计并合成了一种独特的Tb3+螯合发光探针来测定硫酸亚铁铵和过氧化氢体系中的·OH，该探针是在Tb3+螯合剂中加入一个富电子的芳香族对氨基苯氧基，由于对氨基苯醚的裂解，产生一种高度发光的Tb3+螯合剂，通过荧光光谱仪测定发光强度的差值，可计算出·OH的产量。该探针不仅大大提高了斯托克斯位移，还具有较强的选择性，与其他活性氧无法反应。Zhuang等［70］开发了一种用于·OH的比例荧光生物传感器，以牛血清白蛋白保护的金纳米团簇（AuNC）为参考荧光团，与非荧光的特定分子2-苯甲酸整合，开发了对·OH具有高选择性和高灵敏度的比例荧光探针。该比例式探针中，2-苯甲酸产物的荧光信号位于515 nm处，而AuNC在637 nm处发射的红色荧光保持恒定，可提供内置校正，作为消除环境影响的参考信号，保证探针良好的稳定性，该法检出限达0．68×10－6mol/L。

使用探针或清除剂与O2·-和SO4-·反应并以荧光光谱法进行自由基检测的研究目前较少，有研究利用O2

·－的还原性，将Fe3+－EDTA还原为Fe2+－EDTA，再与H2O2反应生成·OH，最后通过荧光光谱法对·OH进行定量。该方法过程复杂，影响因素较多，不适于广泛应用。

与HPLC和分光光度法类似，荧光光谱法的选择性高低与捕捉剂性质有关，选用选择性较强的捕捉剂，其荧光光谱法选择性相应较强。HPLC、分光光度法和荧光光谱法原理相似，但检测特点和对捕捉剂的要求不同。表3列出了3种方法的优势、应用领域以及对捕捉剂的要求。

表3 HPLC和光谱法的优势、应用领域及对捕捉剂的要求Table 3 The advantages，application area and requirement of HPLC and spectroscopic methodology

1.4 电化学法

电化学技术已被证明是测定自由基的高效工具，具有灵敏度高、选择性强和操作方便等优势。应用各种化学修饰电极（Chemically modified electrode，CMEs）是近来电化学检测自由基的研究热门，该法依据自由基对修饰电极的损伤构建电化学传感器对自由基进行测定。

目前经常使用的电极修饰剂有DNA（Deoxyribonucleic acid）、疏基己醇（6-Mercapto-1-hexanol，MCH）和导电聚苯胺（Polyaniline，PANI）。Wu等［71］用硫醇化的DNA1和MCH修饰平面Au基底电极，当电极浸入含有Fe2+和H2O2的Fenton溶液中时，会严重氧化损伤电极表面的DNA1，使之无法进行正常的碱基互补配对，剩余未损伤的DNA1则与金纳米颗粒（AuNPs）上的DNA2杂交，以亚甲基蓝（MB）为电化学探针，使用方波伏安法（Square wave voltammetry，SWV）进行监测，可达到测定·OH的目的（图3），然而该方法得到的响应信号较弱。Huang等［72］以玻碳电极（Glassy carbon electrode，GCE）作为基底材料，使用DNA和MCH修饰其表面，并负载氮掺杂多孔碳纳米结构（N—C）和AuNPs作为信号放大器，以六氨（Ⅲ）（Ru（NH3）63+）为电化学探针，通过SWV法对Fenton法生成的·OH进行了检测。与金基底电极相比，大大提高了电导率，灵敏度进一步提升。Wang等［73］用更稳定的多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotube，MCNTs）为电Fenton反应的阴极材料，将其与Fe@Fe2O3纳米链的混合物结合到含有聚二甲基二丁基层氯化铵和完整DNA的膜中，研制了一种新型的电化学传感器。电Fenton反应产生·OH和氧化损伤DNA均在膜中完成。该文以Co（phen）33+和Ru（NH3）63+为电化学指标，通过测量DPV的信号变化实现了·OH的检测。

图3 依据自由基对DNA的损伤构建电化学传感器的原理示意图［71］Fig．3 Schematic diagram of electrochemical sensors based on damage of DNA by free radicals

除DNA外，还有其他成本较低的修饰电极。Fang等［74］将PANI涂覆在Si3N4/Si基板上，基于与Fenton反应中的·OH反应后PANI导电率的降低程度与·OH浓度呈线性关系的原理进行检测。该传感器成本低、体积小，易于操作，仅需要少量样品，且灵敏度高，检出限为2×10－7mol/L。Hu等［75］使用4-HBA捕获羟基自由基，在KH2PO4－K2HPO4缓冲溶液中，碳盘电极上的4-HBA和3，4-DHBA在电化学上的显著差异使得可无需分离直接使用循环伏安法（Cyclic voltammetry，CV）检测Fenton反应产生的·OH，检出限为5．0×10－7mol/L。Gualandi等［76］使用多酚膜修饰GCE，以Fenton反应或H2O2光解产生的·OH引起的多酚膜降解为分析信号，Ru（NH3）63+作为氧化还原探针，基于CV和计时电流法（Chronoamperometry，CA）确定经·OH降解后电极的未覆盖面积，再与裸电极进行对比，测得了·OH的产量。将以上传感器与以SA为探针的HPLC检测法进行比对，发现两者具有良好的线性相关性。但电化学传感器多为一次性产品，无法重复使用。

除使用化学修饰电极外，Hong等［77］采用Fenton反应产生的·OH与DMSO反应，定量生成甲醛，然后在pH 6．2下与盐酸肼反应，产物经单扫示波谱显示二阶导数阴极波，进而确定了·OH的产量。该检测系统简单、快速，不需要加热和长的反应时间。电化学法检测O2·－的研究多数应用于检测细胞释放的，对于AOPs中和·的检测目前研究较少。

1.5 其他方法

共振散射法的原理是缔合粒子的共振散射效应。Liang等［78］基于罗丹明染料缔合粒子的共振散射效应，提出一种新的测定Fenton反应中·OH的共振散射法。在HCl－NaAc缓冲液中，Fenton反应的·OH将过量的I－氧化为I3－。I3－分别与罗丹明B（Rhodamine B，RhB）、丁基罗丹明B（b-Rhodamine B，b-RhB）、罗丹明6G（Rhodamine G，RhG）和罗丹明S（Rhodamine S，RhS）结合，形成在420 nm和610 nm处具有更强共振散射效应的缔合粒子。

化学发光法的原理是发光剂被自由基氧化成激发态，返回基态时放出大量光子，自由基的量与发光值呈线性相关。Oguma等［79］研究了二氧化硅涂层对锐钛矿型二氧化钛光催化性能的影响，涉及到的活性氧种类有O2·－和·OH。其中O2·－使用化学发光法进行检测。王大彬等［80］以鲁米诺为探针检测了光催化产生的，检测限可达1．95 nmol/L。

2 自由基检测方法及捕捉剂的特点与不足

AOPs中的自由基较为活泼，寿命较短，直接检测比较困难，因此检测方法均为间接方法。各检测方法虽应用广泛，但在使用过程中仍存在诸多问题，表4总结了AOPs中自由基主要检测方法的特点及不足。

表4 自由基检测方法的特点及不足Table 4 The strengths and weaknesses of determination methods for free radicals

HPLC、分光光度法和荧光光谱法的检测原理类似，方法的选择性完全依赖于捕捉剂的选择性，表5总结了这些检测方法中常用的选择性捕捉剂的特点和不足。

表5 部分选择性探针的特点和不足Table 5 The strengths and weaknesses of several selective probes

3 自由基检测方法的研究和应用方向

在采用高级氧化法处理有机污染物时，自由基的产生是至关重要的一环，自由基的测定也是必不可少的一部分。目前高级氧化技术中自由基的检测已有许多方法，然而大多为间接测定法，步骤较多，选择性和稳定性不够，无法满足对处理过程准确度和精确度的要求。且根据现有研究，多种高级氧化技术中均不是唯一的自由基种类发挥作用，而是产生多种自由基协同作用，甚至可能存在更多的未知自由基因为不稳定等因素未被探索。现有检测技术已不能很好适应和满足目前的测定要求。高级氧化技术中的自由基检测技术和方法应在以下方向进一步探索：

（1）开发新型捕捉剂，不仅要进一步提高与自由基反应后衍生物的稳定性，使捕捉后的加合物更容易更方便保存，还要提高选择性；笼统地定量分析体系中的活性组分，已无法满足现有需求，对体系中产生的自由基进行精准、精确的定性定量分析逐渐成为研究热门。现有方法中液相色谱法、分光光度法、荧光光谱法等的选择性均依赖于捕捉剂的选择性，提高捕捉剂的选择性无疑成为研究重点和难点。

（2）开发新型检测方法，以更精准、精确地定量分析已知自由基，提高定性分析能力，更简便、快速地对体系中同时存在的多种已知自由基进行定性，甚至探索分析未知的自由基或其他活性氧种类。

（3）改进已有的分析方法或捕捉剂，提高捕集效率，精简方法步骤，使测定能够更快速和便捷；在此基础上，还要提高灵敏度、准确性、检出限和抗干扰能力，使检测更精确。

（4）目前应用广泛的均为间接法，步骤繁琐，分析过程中干扰因素较多，今后的研究应向直接检测发展，减少不必要的干扰项。