电化学发光（ECL）是电化学反应引起的发光现象，它被广泛应用于临床分析、环境检测和生物学研究等领域。在几乎所有的ECL系统中，电极必须直接与外部电源连接或通过无线输电来驱动电化学反应。外部电源的存在提高了ECL系统的复杂程度，并且导致一些应用难以实现。
金属腐蚀会造成安全隐患和巨大的经济损失。防止金属腐蚀最常见方法是在金属表面镀一层别的金属如锌（如在铁或钢表面电镀锌）或合金等。锌和铁的氧化还原电位具有较大差异，当镀锌铁的锌和铁同时与溶液接触时，会形成原电池。在本研究中，我们将镀锌铁的锌和铁同时暴露于电化学发光溶液（含有鲁米诺和过氧化氢的柠檬酸钠缓冲溶液）中，镀锌铁与电化学发光溶液接触形成原电池被用作电源，同时镀锌铁的锌和铁也被用作电极，以构建自供电ECL系统。
当只有铁或只有锌暴露于电化学发光溶液时，没有发光现象。而当镀锌铁的外层锌和内层铁同时暴露于电化学发光溶液时，产生了强的自供电ECL，该ECL可以被智能手机捕获。基于此，该研究建立了无需外加电源的基于智能手机的镀锌铁镀层破损的自供电ECL可视化分析，并且借助激光微雕使镀锌铁片的多个位置的铁暴露于电化学发光溶液中，通过智能手机ECL 成像证明了自供电ECL技术不仅适用于大面积腐蚀的成像分析，也适用于点腐蚀的成像分析。
作者还考察了镀锌钢、镀锌铜、镀铜铁和镀锡铁等，并在这些材料中均观察到自供电ECL现象，表明自供电ECL在金属镀层破损成像分析中具有好的普适性。此外，作者将镀锌铁封装制作成电极，实现了抗坏血酸的定量检测。
综上，作者使用廉价且易于获得的镀锌铁成功发展了一种新型的自供电ECL系统，消除了ECL系统对外部电源的依赖，进而首次实现了金属镀层破损ECL成像分析及基于镀锌铁的ECL定量分析。该研究为构建自供电系统提供了新的思路，在金属腐蚀与防护和分析领域具有广泛的前景。
论文信息
Self-Powered Electrochemiluminescence for Imaging the Corrosion of Protective Coating of Metal and Quantitative Analysis
Hongzhan Liu, Altaf Hussain, Yuriy Tymofiiovych Zholudov, Dmytro Viktorovych Snizhko, Neso Sojic, Guobao Xu
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202411764
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