基于新型比色、熒光探針的微量Hg2+和TNP的檢測新方法研究.pdf

1、近年來環(huán)境污染和保護(hù)問題日益受到重視。環(huán)境中的重金屬會通過皮膚接觸、飲食或呼吸等方式進(jìn)入人體，它們和人體中的蛋白質(zhì)、酶的相互作用會使人體的正常功能受到破壞，從而引起健康問題甚至產(chǎn)生疾病。人體中汞過量時(shí)會抑制酶的活性從而導(dǎo)致腎臟和神經(jīng)系統(tǒng)損傷，因此環(huán)境樣品和生物樣品中微量Hg2+的檢測一直受到高度關(guān)注。2,4,6-trinitrophenol(TNP)是一種對野生鳥獸和人有害的物質(zhì)，是重要的環(huán)境污染物之一。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用過程中TNP

2、會進(jìn)入環(huán)境，導(dǎo)致土壤和水生系統(tǒng)的污染。在哺乳動(dòng)物的代謝過程中，TNP會轉(zhuǎn)變成2-amino-4,6-dinitrophenol，后者引起遺傳突變的活性高于TNP十倍。因此，檢測環(huán)境樣品和生物樣品中的微量TNP也是分析化學(xué)需要解決的問題之一。治理環(huán)境污染的重要問題之一是確定污染物的種類和含量，但目前有關(guān)環(huán)境樣品中微量Hg2+和TNP的檢測還缺少高靈敏度、高選擇性、快速、準(zhǔn)確的分析方法。
　　以金納米顆粒(AuNPs)為基礎(chǔ)的比色法雖

3、然具有操作簡單、不需要昂貴設(shè)備、分析時(shí)間短、可通過裸眼確定被檢測物存在與否等優(yōu)點(diǎn)并已得到較廣泛的應(yīng)用，但要實(shí)現(xiàn)對被分析物的特異性識別或檢測，常需對AuNPs進(jìn)行修飾，遺憾的是，修飾過程通常復(fù)雜、耗時(shí)且需要成本昂貴的DNA，限定了其廣泛應(yīng)用；熒光分析法具有靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為微量和痕量分析的重要方法。碳納米材料如碳點(diǎn)(CQDs)由于其獨(dú)特的光學(xué)特性，其制備和在測定復(fù)雜樣品中微量或痕量被分析物的應(yīng)用已成為分析化學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的

4、研究熱點(diǎn)之一。此外，設(shè)計(jì)合成新型有機(jī)熒光探針也是分析化學(xué)最活躍的研究領(lǐng)域之一?；诖?，本論文在前人工作的基礎(chǔ)上，圍繞分析性能優(yōu)異的AuNPs、CQDs和新型咪唑類有機(jī)熒光探針的制備合成新方法和及其在測定Hg2+和TNP的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。
　　本論文共分為七章：
　　第一章：對近年來AuNPs、CQDs和咪唑型熒光探針的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)介紹了AuNPs和CQDs在測定微量Hg2+、TNP等中的應(yīng)用以及有機(jī)熒光探

5、針的合成和在檢測Hg2+、TNP中的應(yīng)用。
　　第二章：制備了羅丹寧(R)修飾的金納米顆粒AuNPs@R并用TEM、DLS等技術(shù)對其形貌和尺寸進(jìn)行了表征。在此基礎(chǔ)上，基于Hg2+與AuNPs@R發(fā)生配位作用導(dǎo)致AuNPs團(tuán)聚使其溶液顏色發(fā)生改變的現(xiàn)象，建立了測定微量Hg2+的比色新方法。在最佳條件下，方法的線性范圍為0.02-0.5μM，回歸方程為A650/A520=2.043cHg2+(μM)+0.036，相關(guān)系數(shù)R2=0.99

6、7，檢測限(S/N=3)為6nM。該方法還可實(shí)現(xiàn)Hg2+的可視化檢測。此外還對檢測機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　第三章：發(fā)展了一種以檸檬酸為碳源、六次甲基四胺為氮源制備氮摻雜熒光碳點(diǎn)(N-CQDs)的微波輔助一鍋法。與以硝酸為介質(zhì)通過回流方式制備的碳點(diǎn)相比較，該方法制備的碳點(diǎn)具有熒光強(qiáng)度強(qiáng)、量子產(chǎn)率高、熒光壽命長等特點(diǎn)。以所制備的碳點(diǎn)為探針建立了測定TNP的熒光新方法。在最佳條件下，方法的線性范圍為1.25-25μM，回歸方程為F0-F=

7、26.92cTNP(μM)-29.57，R2=0.9902，檢測限為(S/N=3)為0.4μM。該方法已成功用于水樣中微量TNP的檢測。
　　第四章：發(fā)展了一種以檸檬酸為碳源、鄰苯二胺為氮源制備氮摻雜熒光碳點(diǎn)(N-CQDs)的新方法，該方法制備過程簡單，不需要對氮摻雜碳量子點(diǎn)進(jìn)行修飾，一步即可完成。以所制備N-CQDs為探針，建立了測定TNP的熒光新方法。在最佳條件下，方法的線性范圍為1.5-50μM，線性回歸方程為F0-F=84

8、.48+17.45cTNP(μM)， R2=0.9892，檢測限(S/N=3)為0.5μM。該方法具有操作簡單、費(fèi)用低廉、靈敏度高、選擇性高、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)，已成功用于實(shí)際樣品中TNP的檢測。此外，還研究了TNP淬滅N-CQDs熒光的機(jī)理。
　　第五章：基于咪唑化合物分子中含有配位能力強(qiáng)的N原子并且與芳環(huán)相連可以構(gòu)成大π共軛體系的特點(diǎn)，合成了用于TNP檢測的咪唑類新型熒光探針4-(4,5-二苯基-1氫-咪唑-2-基)苯甲酸，建立了

9、操作簡單、費(fèi)用低廉、靈敏度高、選擇性好、可用于測定實(shí)際樣品中微量TNP的熒光新方法。在最佳條件下，方法的線性范圍為1.25-55μM，線性方程為F0-F=12.19cTNP(μM)+10.30，檢測限(S/N)為0.3μM。此外，基于探針溶液顏色隨TNP濃度改變的現(xiàn)象建立了可視化檢測TNP的新方法并研究了4-(4,5-二苯基-1氫-咪唑-2-基)苯甲酸對TNP的識別機(jī)理。
　　第六章：合成了以咪唑?yàn)榘l(fā)光團(tuán)的高靈敏、高選擇性的汞離子