TPED功能化材料比色檢測(cè)水中銅離子.pdf

1、銅離子作為一種生物體內(nèi)必須的微量元素，不僅是人體內(nèi)多種酶的輔因子而且能夠參與各種生理性和病理性的活動(dòng)。在低濃度時(shí)，它是維持人體機(jī)能正常運(yùn)作的必需元素。但如果體內(nèi)銅離子的濃度超標(biāo)，就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒副作用。已有的研究表明，人體內(nèi)銅離子過(guò)量會(huì)導(dǎo)致一系列慢性?。ɡ缣悄虿?、冠心病和動(dòng)脈粥樣硬化等），神經(jīng)系統(tǒng)的紊亂（例如阿茲海默森綜合征），甚至癌癥。也有研究發(fā)現(xiàn)：致瘤的促分裂原活化蛋白激酶的信號(hào)傳導(dǎo)和腫瘤的產(chǎn)生都需要銅離子的參與?？紤]到銅離子在人

2、體的新陳代謝中扮演著如此重要的角色，世界各國(guó)的官方組織對(duì)銅離子的濃度進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定。例如，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）和世界衛(wèi)生組織（WHO）就分別規(guī)定20μM和1.5 mg/L作為飲用水中銅離子的最大濃度。
　　目前，對(duì)生物體和環(huán)境中銅離子的檢測(cè)方法主要依靠大型儀器設(shè)備，包括循環(huán)伏安法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法等。這些方法雖然測(cè)量結(jié)果精度高，但是也存在一些缺點(diǎn)，例如儀器設(shè)備昂貴，樣品前處理復(fù)雜，需要專(zhuān)業(yè)人員的操作并且不

3、適用于銅離子的實(shí)地檢測(cè)。因此，開(kāi)發(fā)一種制備簡(jiǎn)單、操作方便的方法用于銅離子的快速檢測(cè)就顯得尤為重要。比色傳感技術(shù)作為一種極具吸引力的技術(shù)，因?yàn)槠渲苽浜?jiǎn)單、成本低廉、數(shù)據(jù)采集便捷并方便攜帶可以用于實(shí)地檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究，被用于氨基酸、有毒氣體和重金屬等的檢測(cè)。本文研究制備了γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷（TPED）修飾的氧化鈦（Ti6O11）和介孔硅空心微球（HMS）兩種功能材料，用于對(duì)銅離子的特異性吸附，隨后加入銅試劑通過(guò)比色法檢測(cè)水中

4、所含的銅離子濃度。
　?、僦苽淞艘环N簡(jiǎn)單、廉價(jià)、高效的功能化試紙用于吸附和檢測(cè)銅離子，該試紙具有良好的選擇性和靈敏度。首先，使用商業(yè)濾紙作為基底材料，在濾紙的表面覆蓋一層馬格涅利結(jié)構(gòu)的Ti6O11作為中間層，接著在氧化鈦表面修飾TPED用于銅離子的吸附。在優(yōu)化的條件下，也就是50℃磁力攪拌時(shí)，制備出的功能化的濾紙能高效的吸附銅離子，并且自加入銅試劑作為顯色劑后產(chǎn)生明顯的顏色變化。比色檢測(cè)的響應(yīng)值（ΔB值）和銅離子的濃度有良好的線(xiàn)性

5、關(guān)系，線(xiàn)性范圍是33.6 nM到39.8μM，檢測(cè)下限是33.6 nM。隨后檢測(cè)了一系列可能存在的干擾離子并進(jìn)行了實(shí)際水樣的加標(biāo)試驗(yàn)，結(jié)果證明試紙對(duì)銅離子具有很好的選擇性。此外，通過(guò)微波輻射法還可以進(jìn)一步的降低檢測(cè)限、擴(kuò)大線(xiàn)性范圍，檢測(cè)下限低至16.8 nM，線(xiàn)性范圍為16.8 nM到0.98 mM。單張直徑1厘米的試紙最終需要20分鐘的吸附達(dá)到飽和，計(jì)算出單張?jiān)嚰埰柡臀姐~離子的量為4.5169μg/cm2。因此，通過(guò)上述方法制備出

6、的功能化的試紙為銅離子的實(shí)際樣品的吸附與檢測(cè)提供了一種方法。
　?、诤铣闪艘环NTPED修飾的介孔硅空心微球（HMSs-NHs）作為功能材料用于銅離子的吸附與檢測(cè)。首先，在單分散性的聚苯乙烯微球表面覆蓋介孔二氧化硅，移除內(nèi)核模板后在介孔硅空心微球表面修飾雙氨基，合成出的材料對(duì)銅離子的吸附量高達(dá)138.58 mg/g。在優(yōu)化了聚苯乙烯微球模板的直徑、介孔二氧化硅層的厚度、介孔的孔徑大小等因素后，制備出的傳感器在加入銅試劑后對(duì)銅離子具有