新型熒光銅納米顆粒的制備及其在環(huán)境分析中的應(yīng)用.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，環(huán)境中出現(xiàn)了大量有毒有害的污染物，如重金屬、持久性有機(jī)污染物等。因此分析和檢測(cè)環(huán)境中污染物質(zhì)的種類(lèi)、成分、含量以及化學(xué)形態(tài)等已成為環(huán)境分析化學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段主要有色譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、生物芯片技術(shù)、電化學(xué)方法以及免疫學(xué)方法等。但是這些傳統(tǒng)的方法存在檢測(cè)過(guò)程繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、花費(fèi)高等缺點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)有效、快速的分析檢測(cè)，且環(huán)境中的分析檢測(cè)對(duì)象往往是微量、痕量的離子和分子，還具有空

2、間性和時(shí)間性，因此對(duì)分析方法的要求越來(lái)越高。而熒光分析法以其靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)近年來(lái)在環(huán)境分析領(lǐng)域得以迅速發(fā)展。本文構(gòu)建了不同類(lèi)型的銅納米顆粒(CuNPs)熒光傳感器，并以用于對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康有重大影響的Hg2+、Fe3+和苦味酸(PA)的靈敏檢測(cè)為目標(biāo)做了初步的研究與探索。主要包括以下三方面的內(nèi)容:
　　(1)以 D-青霉胺(DPA)為模板，抗壞血酸為還原劑合成的 DPA-CuNPs作為熒光探針靈敏地檢測(cè)Hg2+

3、。CuNPs的制備實(shí)驗(yàn)是在避光條件下進(jìn)行的，且可能由于金屬銅和 DPA上的巰基配體之間的電荷轉(zhuǎn)移，合成的 DPA-CuNPs是聚集態(tài)的，發(fā)射紅色的熒光。Hg2+加入到 DPA-CuNPs溶液中時(shí)，嗜金屬性的 Hg2+與DPA-CuNPs上的Cu易發(fā)生結(jié)合生成復(fù)合物，從而破壞DPA上的巰基與Cu的結(jié)合力，導(dǎo)致聚集態(tài)的DPA-CuNPs發(fā)生分散，從而致使熒光猝滅，基于此現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)Hg2+的檢測(cè)。同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)體系的合成比例、反應(yīng)時(shí)間和pH值

4、等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在最優(yōu)條件下，考察DPA-CuNPs對(duì)Hg2+濃度的線性響應(yīng)以及方法的選擇性，該方法對(duì)Hg2+濃度的檢測(cè)限為32 nM。據(jù)此，構(gòu)建了測(cè)定Hg2+的新方法并用于實(shí)際水樣品中Hg2+含量的檢測(cè)，并獲得令人滿(mǎn)意的結(jié)果。
　　(2)利用簡(jiǎn)單的一鍋法，以L-組氨酸(L-His)為模板，抗壞血酸為還原劑合成的L-His-CuNPs為熒光探針實(shí)現(xiàn)高效、靈敏地檢測(cè)Fe3+。作為一個(gè)帶有空d軌道的順磁性過(guò)渡金屬離子，F(xiàn)e3+能

5、夠通過(guò)能量或電子轉(zhuǎn)移淬滅鄰近熒光團(tuán)的熒光。而且，F(xiàn)e3+具有較高的熱力學(xué)親和力，能快速螯合胺基上的氮原子，拉近了鄰近的L-His-CuNPs的距離，從而分散性較好的L-His-CuNPs會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，造成熒光猝滅，由此構(gòu)建了檢測(cè)Fe3+的新方法，并實(shí)現(xiàn)對(duì)自然水樣中Fe3+的分析測(cè)定。此外，將具有強(qiáng)螯合性的EDTA溶液加入到L-His-CuNPs與Fe3+的混合溶液中后，發(fā)生了熒光恢復(fù)現(xiàn)象。由此推斷，F(xiàn)e3+和L-His-CuNPs之間的相

6、互作用比較弱，EDTA通過(guò)與Fe3+競(jìng)爭(zhēng)打破了Fe3+與L-His分子中氨基上的氮原子的結(jié)合力，從而熒光得以恢復(fù)。同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)體系的合成比例、反應(yīng)時(shí)間和pH值等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在最優(yōu)條件下，考察 L-His-CuNPs對(duì) Fe3+濃度的線性響應(yīng)以及方法的選擇性，該方法對(duì)Fe3+濃度的檢測(cè)限為82 nM。據(jù)此，建立了測(cè)定Fe3+的新體系并用于實(shí)際水樣品中Fe3+含量的檢測(cè)，得到了較好的結(jié)果。
　　(3)通過(guò)刻蝕法制備熒光CuNP

7、s實(shí)現(xiàn)PA的創(chuàng)新檢測(cè)。首先以檸檬酸三鈉作為模板，硼氫化鈉作為還原劑，合成無(wú)熒光的尺寸較大的銅納米晶。然后利用谷胱甘肽(GSH)將銅納米晶刻蝕后制得發(fā)射藍(lán)色熒光的尺寸較小的水溶性CuNPs。制得的CuNPs在水介質(zhì)中具有良好的穩(wěn)定性，且展現(xiàn)出較廣的pH范圍的響應(yīng)能力，其熒光強(qiáng)度會(huì)隨著pH的升高而明顯增強(qiáng)。此外，可能是由于PA和CuNPs之間的內(nèi)濾效應(yīng)，合成的CuNPs的熒光能被PA有效猝滅，而其它結(jié)構(gòu)類(lèi)似的化合物和硝基爆炸物幾乎不能猝滅C