基于三苯胺的新型铜离子荧光探针及其接力识别硫离子研究

本文以三苯胺作为荧光团,咪唑作为识别基团设计合成了一种新型的能够识别Cu²⁺并且可接力识别S^2-的新型荧光分子探针SYR。实验结果表明,加入Cu²⁺后,探针的荧光大幅猝灭,其识别机理为分子内电子转移(PET)机理。探针SYR与Cu²⁺的络合模式为按2:1,生成的SYR-Cu²⁺对S^2-表现出明显的荧光增强反应。探针SYR识别Cu²⁺和H₂S的最低检测限分别为1.92nM和2.57×10^-8M。该荧光传感器可后续应用于实际水样中Cu²⁺的检测。     

应用于水基体系的罗丹明铜离子探针的合成

设计合成了一种罗丹明B类衍生物RhA,并用荧光和紫外分析法检测其特性。RhA探针对Cu²⁺的识别具有唯一性,在2×10^-5 mol/L HEPES-CH₃CN（体积比1∶1,含0.1 mol/L NaNO₃,pH=7.4）溶液中,RhA单独存在下是无颜色的,荧光强度较低;滴入Cu²⁺后,溶液渐变为粉红色,而且荧光显著加强,却对其他常见金属离子基本无响应。荧光光谱显示RhA对较低浓度Cu²⁺的检测仍然呈良好的线性关系。本探针对于真实水体环境中Cu²⁺的快速即时检测具有一定实用价值。     

5-氯水杨醛-罗丹明B荧光探针的合成及其识别性能研究

以水合肼、5-氯水杨醛和罗丹明B为原料,合成了5-氯水杨醛-罗丹明类衍生物探针L,目标化合物5-氯水杨醛罗丹明B联肼经核磁、红外光谱和质谱进行了表征,采用紫外光谱法和荧光光谱法研究了其与金属离子的识别性能。结果表明,该探针可选择性紫外识别Cu²⁺和荧光识别Hg²⁺,在1.0～12.0μmol·L^-1范围定量检测Cu²⁺,R=0.998 6,检出限为0.53μmol·L^-1;在3.0～7.0μmol·L^-1范围定量检测Hg²⁺,580 nm处的荧光强度与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系,相关系数(R)=0.997 4,检出限为0.56μmol·L^-1。Job’s曲线表明,探针L与Cu²⁺、探针L与Hg²⁺的结合物质的量的比均为1∶1,并对其响应机理进行了探讨。     

均三嗪衍生物比色识别Cu2+及荧光识别Zn2+

以对氨基苯腈、邻叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基水杨醛为原料合成了两种含有均三嗪对称结构的离子探针1和2，通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外、质谱对合成产物进行表征，确认其结构。利用紫外吸收光谱和荧光光谱两种手段分别考察了探针1和探针2在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中对金属离子（Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺）的识别性能，通过核磁共振氢谱对探针1与Zn²⁺的识别机理进行研究。结果表明，两种探针热稳定性强，探针1溶液中加入Zn²⁺会引起荧光强度的显著增强，抗干扰性强，是一种高选择性识别Zn²⁺的荧光增强型探针；探针2中加入Cu²⁺后溶液由无色变成黄色，紫外光谱长波长处出现新吸收峰，是一种可裸眼识别的、高效的紫外Cu²⁺探针。     

硫代杯[4]冠-4在硝酸体系中对Sr2+的萃取

乏燃料后处理的高放废液分离过程中,发展新型分离材料实现对锶的高效萃取至关重要。合成了1,2交替构象的硫代杯[4]冠-4(TCACE),利用FT-IR、¹H NMR和MS对目标产物进行了表征。研究不同稀释剂对萃取的影响,优化得出CH₂Cl₂为稀释剂,在硝酸浓度为3 mol·L^-1,有机相中硫代杯[4]冠-4浓度为1×10^-3 mol·L^-1,水相中Sr²⁺浓度为5×10^-4 mol·L^-1,萃取温度为25℃,萃取80 min条件下,平均传质系数为1.36×10^{-5 m}·s^-1,Sr²⁺的分配比为0.69。分析了不同条件对硫代杯[4]冠-4对Sr²⁺的萃取影响,研究了萃取计量方程式,实验结果表明萃合物为{Sr(NO₃)₂}·{TCACE}。研究了TCACE对其他金属离子Mo⁶⁺、Ni²⁺、Ag⁺、Sn⁴⁺等的萃取效果,表明对Sr²⁺具有较好的选择性。     

Cu2+对生物膜及其胞外聚合物的影响

利用自行设计的生物膜培养装置进行挂膜,通过向生物膜反应器中投加不同浓度的Cu²⁺,探讨生物膜上的胞外聚合物（extracellular polymeric substance, EPS）与生物膜去除金属铜之间的关系。研究结果表明：生物膜法较活性污泥法对Cu²⁺具有更好的耐受性;当Cu²⁺ < 2 mg·L^-1,Cu²⁺会抑制生物膜分泌EPS,在2 mg·L^-1 < Cu²⁺ < 5 mg·L^-1时,生物膜分泌EPS的量增加,当Cu²⁺ > 5 mg·L^-1,生物膜系统表现为严重的不稳定性;比较蛋白质（proteins,PN）/多糖（polysaccharide,PS）值发现,Cu²⁺对生物膜的抑制主要是对生物膜上胞外多糖的抑制,而生物膜对Cu²⁺的抵抗表现为分泌更多的胞外蛋白;EPS与Cu²⁺的富集率关系呈线性正相关。     

苯并噻唑基修饰的开链Cu2+比色探针的合成及性能

以N-苯基二乙醇胺和2-巯基苯并噻唑为原料通过亲核取代反应合成了一种新型的苯并噻唑基修饰的开链冠醚类化合物1,并用核磁共振氢谱, 核磁共振碳谱及元素分析方法对合成产物进行了表征。利用紫外光谱仪考察了化合物1与多种金属离子（Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺ 、Fe³⁺、 Hg²⁺、Cr³⁺、Al³⁺）在乙腈溶液中的光谱变化,并探究了化合物1处理过的滤纸条在水溶液中对金属离子的识别效果,通过核磁共振氢谱讨论了化合物1与金属离子形成配合物的作用机理。实验发现,化合物1的乙腈溶液中添加Cu²⁺后溶液颜色变为棕色,明显区别于添加其他离子;在水溶液中,特制的滤纸条遇到Cu²⁺会呈现黄色,而遇其他离子均无颜色变化。结果表明,化合物1仅对Cu²⁺具有选择性,且能通过裸眼进行识别,是一种高效、简便的Cu²⁺探针。     

含吲哚和喹啉的荧光探针的合成及离子识别性能

铜离子(Cu²⁺)和锰离子(Mn²⁺)在环境中分布广泛,也是生物体中重要的微量元素。目前能同时检测此两种金属离子的分子探针较少。将8-羟基喹啉-2-甲醛与吲哚-2-甲酸乙酯衍生物进行缩合,合成了两种新型的探针分子N′-[(8-羟基-2-喹啉基)亚甲基)]-1H-吲哚-2-甲酰肼和5-氯-N′-[(8-羟基-2-喹啉基)亚甲基]-1H-吲哚-2-甲酰肼,采用¹H和¹³C核磁共振波谱法(NMR)、高分辨质谱(HRMS)和红外光谱(IR)法对新中间体及探针分子的结构进行了表征。通过荧光和紫外光谱法研究了两种探针识别Cu²⁺和Mn²⁺的性能,结果表明探针在二甲基亚砜溶液中对Cu²⁺和Mn²⁺表现出快速、灵敏的荧光淬灭响应效果,检测限低于0.5μmol/L。通过IR、HRMS和荧光可逆性实验对结合机理进行了初步探究,提出了可能的配合方式。该方法可用于环境或工农业样品中Cu²⁺和Mn²⁺     

6种二氯酚电催化还原脱氯:表观动力学过程比较

采用自制的钯/聚吡咯(十二烷基苯磺酸钠)/钛(Pd/PPy(SDBS)/Ti)电极对二氯酚(DCP)的6种同分异构体进行了电化学还原脱氯研究。探讨了脱氯电流、溶液初始pH和污染物初始浓度对2,5-DCP脱氯过程的影响。在脱氯电流5 mA、溶液初始pH 2.5、温度25℃、污染物初始浓度100 mg·L^-1的条件下对2,3-DCP、2,4-DCP、2,5-DCP、2,6-DCP、3,4-DCP和3,5-DCP的脱氯过程进行了比较。6种DCP的脱氯产物均以苯酚为主,有少量的单氯酚产生,脱氯反应速率常数依次为4.735×10^-2、4.609×10^-2、4.845×10^-2、4.317×10^-2、3.973×10^-2、3.770×10^-2 min^-1。推测DCP的降解速率受pK_a、质子化效应和溶液pH等因素的影响,降解难度由小到大依次为2,4-DCP< 2,3-DCP< 2,5-DCP< 2,6-DCP< 3,4-DCP< 3,5-DCP。     

铜抗性菌株的筛选及其对Cu2+的吸附性能

利用选择性培养基分离出铜抗性细菌BX,经鉴定该菌为产碱普罗威登斯菌(Providencia alcalifaciens)。考察了细菌BX对环境的适应性,讨论了pH、初始Cu²⁺浓度等对其吸附铜离子的影响,分析了吸附过程的动力学及等温吸附特性,并以多孔陶瓷为载体对其进行固定化。结果表明,该菌对Cu²⁺和NaCl的抗性浓度分别为7 mmol·L^-1和7.5%,可生长于pH4.0～11.0、15～50℃的环境中;其最佳吸附条件为pH5.5、温度30℃、起始Cu²⁺浓度100 mg·L^-1,在该条件下,Cu²⁺吸附率达85.84%,吸附量为128.74 mg·g^-1;其对Cu²⁺的吸附符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型;采用曝气挂膜法将细菌固定于多孔陶瓷上,形成的菌膜对50 mg·L^-1铜离子的吸附率达92.53%。表明细菌BX对Cu²⁺有较强的吸附能力,对含Cu²⁺废水的处理具有良好的应用前景。     

荧光猝灭法识别Fe3+的新型吡唑-吡唑啉荧光探针

设计并合成了一种新型吡唑-吡唑啉探针L。用¹H NMR、¹³C NMR、HR-ESI-MS等对L结构进行了表征，结果表明L对Fe³⁺具有良好的识别效果，并具有荧光猝灭作用。发现其他金属离子的存在不会干扰其鉴定。探针L-Fe³⁺形成1∶1络合物。检测限为4.9×10^-8 mol/L。加入PPI时，探针L具有可逆性。     

3-氨基香豆素衍生的荧光探针

香豆素是常用的荧光生色团，在发展新型高效的荧光探针中有重要应用。3-氨基香豆素是一种α,β-脱氢氨基酸内酯，为其发展成为有多种生物活性与其他功能分子提供了独特的结构基础。迄今为止，以3-氨基香豆素为原料发展了一系列荧光探针分子，快速检测金属离子和生物分子。综述了以3-氨基香豆素为原料发展的一系列新的荧光探针，这些探针主要用于选择性地高效探测Hg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Pd²⁺、Zn²⁺和Cr²⁺等多种金属离子、硫离子、半胱氨酸和β-巯基乙醇等生物硫醇、H₂O₂和活性蛋白质。     

基于甘氨酸席夫碱的Zn2+荧光探针的制备及性能研究

以甘氨酸与5-氯水杨醛为原料，构建了一种高效的席夫碱Zn²⁺荧光探针分子L,结构由¹HNMR和¹³CNMR进行了表征，性能通过光谱实验进行了研究。光谱分析实验结果表明，探针分子L对Zn²⁺具有出色的选择性和灵敏度，在0～14μmol/L浓度范围内，体系荧光强度与Zn²⁺浓度呈线性关系，检出限为13.72 nmol/L,在365 nm紫外灯下裸眼观察到明显的荧光颜色变化，可实现Zn²⁺可视化检测。通过Job曲线和DFT理论计算对识别机理进行了研究，结果表明，探针分子L与Zn²⁺以摩尔比2∶1结合。此外，水样检测实验表明探针分子L具有应用于检测实际水样中Zn²⁺的潜力。     

基于HBT-RhB的荧光探针用于Cu2+检测

Cu²⁺是生物体中基本的微量元素之一,在细胞中作为催化辅助因子参与体内多种酶的反应、造血功能和一些其他生命过程。本文以苯并噻唑(HBT)为母体结构,合成了HBT-RhB荧光探针,该探针能够对Cu²⁺具有高选择性和灵敏性,同时具有优异的荧光特性以及良好的温度和pH稳定性,实现了一种逻辑检测的响应策略。该探针在0.04～160nM的线性范围内对Cu²⁺有一个良好的线性关系,且最低检测限为2.6nM。通过荧光光谱、紫外吸收光谱等进一步证明了HBT-RhB对Cu²⁺的良好响应。这种设计Cu²⁺响应探针的新方法被提供用来检测相关的分析物,旨在环境、生物成像、疾病治疗等方面发挥更重要的作用。     

一种苯并噻唑类锌离子探针的合成及光谱性质

锌是人体必需的微量元素，具有非常重要的生理功能。因此高选择的识别和有效检测Zn²⁺很有意义。合成和表征了一种识别锌离子的苯并噻唑类荧光增强型探针YH2,并研究了它的光谱性质。实验结果表明，YH2对Zn²⁺具有较高的选择性，抗干扰能力强(特别是Cd²⁺),它对Zn²⁺的检出限为9.75×10^-9mol/L。YH2与Zn²⁺之间的结合比为1∶1,响应快速(3 min),并伴随着溶液的荧光颜色由无色向黄绿色的转变。YH2可以有效监测pH 5.0～9.0范围内Zn²⁺的浓度变化，在不同水样中对Zn²⁺的检测表明它在环境污染监测领域将具有潜在的应用价值。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐氧化破解剩余污泥

采用 Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐,产生强氧化性硫酸根自由基(SO₄^-·),以污泥释放的溶解性COD(SCOD)、相对疏水性(RH)和污泥比阻(SRF)为表征,考察了SO₄^-·氧化破解剩余污泥强化脱水的影响因素,并解析了机理。结果表明:当初始pH为4.5,n(S₂O₈^2-)=2.2 mmol·(g VSS)^-1,n(Fe²⁺)=1.32 mmol·(g VSS)^-1,常温下反应3 h后,SCOD由66.5 mg·L^-1增加到472.3 mg·L^-1,RH由26.9%升高到41.1%,SRF由24.9×10⁸ S²·g^-1降低至4.5×10⁸ S²·g^-1;在此基础上利用响应面法,根据Box-Benhnken中心组合试验设计,以SRF为响应指标,优化条件为pH 4.27,n(S₂O₈^2-)=2.6 mmol·(g VSS)^-1,n(Fe²⁺)=1.59 mmol·(g VSS)^-1时,SRF为3.8×10⁸ S²·g^-1,泥饼含水率为72.7%。镜检发现,破解后污泥变为颗粒碎片状;傅里叶红外光谱显示污泥表面官能团对应的特征吸收峰强度有一定程度的减弱;热重分析表明无明显物理吸附水失重区。证实了在SO₄^-·作用下,污泥菌胶团结构破坏,溶胞释放了有机物,使表观疏水性更强,与水结合力明显减弱,脱水性得到了较大提高,有利于污泥减量化应用。     

高压静电场对纤维素Iβ中甲醛扩散的影响

采用分子动力学的方法,进行了在不同高压电场作用下,甲醛分子在纤维素Iβ中扩散运动的模拟。结果表明：当电场强度从0增大到10⁹ V·m^-1时,扩散系数由5.64×10^-10 m²·s^-1增大到7.768×10^-10 m²·s^-1,增大了约38%,说明高压静电场加强了甲醛分子在纤维素Iβ中的扩散运动,提高了扩散系数;电场强度能有限增强纤维素链的整体移动,并不会破坏纤维素的稳定性;高压静电场的施加,改变了甲醛分子与纤维素Iβ相互作用,提高了静电作用、范德华作用和总相互作用。     

催化裂化汽油加氢脱硫技术的研究

在分析催化裂化汽油硫和烯烃分布不均匀的基础上,对全馏分催化裂化汽油选择性预加氢后再分馏,开发出活性高和稳定性好的催化裂化汽油加氢脱硫催化剂及工艺技术。结果表明,产品汽油硫含量由196.2×10^-6降至39.2×10^-6,加氢脱硫率80.1%,硫醇由33.8×10^-6降至5.95×10^-6,烯烃体积分数较原料油降低了2.1个百分点, 研究法辛烷值损失0.5个单位,收率99.24%,可生产满足国Ⅳ清洁标准的汽油调和组分。     

沉淀-微滤组合工艺处理模拟含碘放射性废水

采用实验室规模的沉淀与膜分离组合工艺处理模拟含放射性I-废水,初始I-浓度约为5 mg·L^-1,Na₂SO₃投加量为40 mg·L^-1,CuCl投加量为260 mg·L^-1。分析考察了不同水温条件下的除碘效果及其他水质参数变化情况和两个膜通量4.17×10^-6 m·s^-1和8.33×10^-6 m·s^-1运行条件下的膜污染情况。运行时间均为168 h,处理含碘离子的废水水量为1540 L。两个膜通量在各自运行期间,平均去除率为94.8%,出水水质较稳定,但是出水的Cu（Ⅱ）离子含量较高,需要增加后续除铜工艺;最终膜比通量分别降至初始膜比通量的65.0%和55.0%,膜组件经物理和化学清洗后SF值分别恢复至初始SF值的90.0%和79.0%。反应结束后两次试验的CF（浓缩倍数）平均值为2.02×10³,试验产生的污泥体积较小。     

溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑离子液体的电化学性能

合成了溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑([VAIM]Br)离子液体,采用FTIR、¹H NMR、TG及DSC进行了表征,并系统研究了[VAIM]Br的电化学性能。结果表明:在298.15～323.15 K内,[VAIM]Br的电导率(σ)与温度符合Arrhenius方程,电导活化能随[VAIM]⁺上烷基链的增长而降低。分别以水、甲醇和乙醇为溶剂的[VAIM]Br溶液的电导率均随浓度的增大而显著增大,且σ(水)>σ(甲醇)>σ(乙醇)。通过电导法确定了[VAIM]Br在水、甲醇、乙醇中的临界胶束浓度,分别约为6.8×10^-6、1.5×10^-5、2.0×10^-5 mol·L^-1,表面活性优异。[VAIM]Br的电化学窗口在1.6～2.5 V,其电化学稳定性随[VAIM]⁺上烷基链的增长而逐渐降低。