基于新型比色、荧光探针的微量Hg2+和TNP的检测新方法研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangnanshen
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近年来环境污染和保护问题日益受到重视。环境中的重金属会通过皮肤接触、饮食或呼吸等方式进入人体,它们和人体中的蛋白质、酶的相互作用会使人体的正常功能受到破坏,从而引起健康问题甚至产生疾病。人体中汞过量时会抑制酶的活性从而导致肾脏和神经系统损伤,因此环境样品和生物样品中微量Hg2+的检测一直受到高度关注。2,4,6-trinitrophenol(TNP)是一种对野生鸟兽和人有害的物质,是重要的环境污染物之一。在工业生产和实际应用过程中TNP会进入环境,导致土壤和水生系统的污染。在哺乳动物的代谢过程中,TNP会转变成2-amino-4,6-dinitrophenol,后者引起遗传突变的活性高于TNP十倍。因此,检测环境样品和生物样品中的微量TNP也是分析化学需要解决的问题之一。治理环境污染的重要问题之一是确定污染物的种类和含量,但目前有关环境样品中微量Hg2+和TNP的检测还缺少高灵敏度、高选择性、快速、准确的分析方法。以金纳米颗粒(Au NPs)为基础的比色法虽然具有操作简单、不需要昂贵设备、分析时间短、可通过裸眼确定被检测物存在与否等优点并已得到较广泛的应用,但要实现对被分析物的特异性识别或检测,常需对Au NPs进行修饰,遗憾的是,修饰过程通常复杂、耗时且需要成本昂贵的DNA,限定了其广泛应用;荧光分析法具有灵敏度高、选择性好等优点,已逐渐成为微量和痕量分析的重要方法。碳纳米材料如碳点(CQDs)由于其独特的光学特性,其制备和在测定复杂样品中微量或痕量被分析物的应用已成为分析化学等相关领域的研究热点之一。此外,设计合成新型有机荧光探针也是分析化学最活跃的研究领域之一。基于此,本论文在前人工作的基础上,围绕分析性能优异的Au NPs、CQDs和新型咪唑类有机荧光探针的制备合成新方法和及其在测定Hg2+和TNP的实际应用进行了深入研究。本论文共分为七章:第一章:对近年来Au NPs、CQDs和咪唑型荧光探针的研究进展进行了总结,重点介绍了Au NPs和CQDs在测定微量Hg2+、TNP等中的应用以及有机荧光探针的合成和在检测Hg2+、TNP中的应用。第二章:制备了罗丹宁(R)修饰的金纳米颗粒Au NPs@R并用TEM、DLS等技术对其形貌和尺寸进行了表征。在此基础上,基于Hg2+与Au NPs@R发生配位作用导致Au NPs团聚使其溶液颜色发生改变的现象,建立了测定微量Hg2+的比色新方法。在最佳条件下,方法的线性范围为0.02-0.5μM,回归方程为650 5202HgA A2.043c(μM)0.036(10)(28)(10),相关系数R2=0.997,检测限(S/N=3)为6 n M。该方法还可实现Hg2+的可视化检测。此外还对检测机理进行了研究。第三章:发展了一种以柠檬酸为碳源、六次甲基四胺为氮源制备氮掺杂荧光碳点(N-CQDs)的微波辅助一锅法。与以硝酸为介质通过回流方式制备的碳点相比较,该方法制备的碳点具有荧光强度强、量子产率高、荧光寿命长等特点。以所制备的碳点为探针建立了测定TNP的荧光新方法。在最佳条件下,方法的线性范围为1.25-25μM,回归方程为0 TNPF-F(28)26.92c(μM)-29.57,9902.02R(28),检测限为(S/N=3)为0.4μM。该方法已成功用于水样中微量TNP的检测。第四章:发展了一种以柠檬酸为碳源、邻苯二胺为氮源制备氮掺杂荧光碳点(N-CQDs)的新方法,该方法制备过程简单,不需要对氮掺杂碳量子点进行修饰,一步即可完成。以所制备N-CQDs为探针,建立了测定TNP的荧光新方法。在最佳条件下,方法的线性范围为1.550μM,线性回归方程为0 TNPF-F(28)84.48(10)17.45c(μM),9892.0R2(28),检测限(S/N=3)为0.5μM。该方法具有操作简单、费用低廉、灵敏度高、选择性高、重现性好等特点,已成功用于实际样品中TNP的检测。此外,还研究了TNP淬灭N-CQDs荧光的机理。第五章:基于咪唑化合物分子中含有配位能力强的N原子并且与芳环相连可以构成大π共轭体系的特点,合成了用于TNP检测的咪唑类新型荧光探针4-(4,5-二苯基-1氢-咪唑-2-基)苯甲酸,建立了操作简单、费用低廉、灵敏度高、选择性好、可用于测定实际样品中微量TNP的荧光新方法。在最佳条件下,方法的线性范围为1.25-55μM,线性方程为0 TNPF-F(28)12.19c(μM)+10.30,检测限(S/N)为0.3μM。此外,基于探针溶液颜色随TNP浓度改变的现象建立了可视化检测TNP的新方法并研究了4-(4,5-二苯基-1氢-咪唑-2-基)苯甲酸对TNP的识别机理。第六章:合成了以咪唑为发光团的高灵敏、高选择性的汞离子荧光探针,建立了测定微量Hg2+的荧光新方法。在最佳条件下,方法的线性范围为0.9-10μM,线性回归方程为2+HgF(28)58.4c(10)40,R2=0.996,检测限(S/N=3)为0.3μM。该方法已成功用于实际样品中微量Hg2+的检测。基于该探针溶液的颜色随Hg2+的浓度的增加而变化的现象发展了可视化检测Hg2+的方法。第七章:结论和展望。
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