一种基于水溶性半菁染料的Hg~(2+)识别探针

合成并表征了一种半菁染料Hcy-Np,采用荧光发射光谱,在4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(pH值=7.40)水溶液中,研究了Hcy-Np作为检测探针对Hg~(2+)的识别能力。结果表明,在1.0×10~(-5)mol/L的Hcy-Np溶液中Hg~(2+)浓度达到2.0×10~(-4)mol/L后,荧光强度增强89.5倍,继续增加Hg~(2+)浓度,荧光增强不明显。与Hg~(2+)作用后的荧光发射强度不受其它常见阳离子的干扰,该探针对Hg~(2+)具有高选择性和灵敏性。     

活性炭纤维对水溶液中金属离子的吸附

本文较系统阐述了活性炭纤维(VNACF)对水溶液中金属离子(特别是Hg~(2+))的吸附——解吸附特征。结果表明,对Hg~(2+)吸附,VNACF比AC具有较高吸附速度和较大吸附量,其吸附量还受吸附条件(如温度、浓度、pH值)影响。在动态吸附Hg~(2+)时,没有漏吸现象,而且溶液流速增大也不会产生压密化现象而增加流动阻力。吸附Hg~(2+)后的VNACF可用先酸后碱法再生,并可多次循环使用。它适用于除去工业废水中Hg~(2+)离子,防止环境污染。     

5-苯基-2-邻甲苯-2H-1,2,3-三氮唑-4-羧酸乙酯的结构性质及其罗丹明衍生物检测汞离子

应用计算化学的方法研究了5-苯基-2-邻甲苯-2H-1,2,3-三氮唑-4-羧酸乙酯(EPTC)的结构及理论光谱,并与实验测定结果相比较;再将EPTC与罗丹明B合成了新化合物REPTC,采用紫外吸收和荧光光谱法测定了REPTC与16种金属离子的相互作用。实验结果表明:在pH 7.4的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)-水溶液中,REPTC在2.33×10~(-5)～4.00×10~(-5) mol/L的浓度范围内,仅对Hg~(2+)有高选择性的响应,表现为在577 nm处出现一个新的发射峰且强度显著增大,同时肉眼可观察到明显的颜色变化。结合电喷雾质谱及理论计算表明:Hg~(2+)的存在使得REPTC分子中罗丹明的螺环结构从闭环转为开环,可与Hg~(2+)形成物质的量比为1∶2的新配合物。荧光成像实验表明:REPTC可成功标记HeLa细胞中的Hg~(2+),进而可开发用于生物体系中Hg~(2+)的测定。     

对二甲氨基苯甲醛缩氨基硫脲荧光猝灭法测定虾头中微量汞的研究

采用对二甲氨基苯甲醛与氨基硫脲反应,合成对二甲氨基苯甲醛缩氨基硫脲(DMA),并用NMR对其结构进行表征,研究其荧光光谱。发现其水溶液在448 nm处发射强荧光。探讨DMA在水溶液中当有Hg~(2+)存在时,DMA的荧光可被完全猝灭,据此建立了荧光猝灭法测定微量Hg~(2+)的方法,其线性范围是0~1.5×10-5 mol/L,检出限为1.00×10-7 mol/L。该方法用于虾头中微量汞的测定,灵敏度较高,重现性好。     

单分散四臂聚乙二醇衍生的高选择性Hg2+荧光探针的合成和性能研究

为了提高荧光探针的潜在应用价值,研究开发了一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针,该探针在水溶液中对Hg~(2+)金属离子具有高选择性。与其他竞争性金属阳离子相比,在有Hg~(2+)存在的情况下,探针在572 nm处表现出显著的荧光增强。探针的荧光信号变化是基于严格的"开-关"机制,由Hg~(2+)诱导罗丹明B的构型从内酰胺螺环(无色无荧光)转变为开环酰胺形态(粉色荧光)。在0～10μmol/L的浓度范围内,探针的荧光强度与Hg~(2+)浓度呈现较好的线性相关性,检出限为0.385μmol/L。此外,通过MALDI-TOF-MS分析实验论证了探针与Hg~(2+)的结合行为和感应机制,充分说明探针中聚乙二醇(PEG)结构在检测Hg~(2+)过程中起着不可或缺的作用。     

以表吲哚二酮为母体的Hg~(2+)荧光探针合成

以表吲哚二酮为母体,制备出了对Hg~(2+)具有特定响应的比率型荧光探针。该荧光探针对Hg~(2+)的响应快、选择性高,且紫外吸收和荧光发射均落在可见光波长区,裸眼可见。通过工作曲线,可以计算被检测Hg~(2+)的浓度,因此实现了Hg~(2+)检测的方便性、快捷性。     

二茂铁基罗丹明B荧光探针的合成及其对Hg~(2+)的识别研究

以二茂铁甲酸和氨基硫脲环化反应得到2-氨基-5-二茂铁基-1,3,4-噻二唑,再与罗丹明B酰氯胺化得到二茂铁基罗丹明B衍生物R,采用~1H NMR、~(13)C NMR及ESI-MS对其结构进行了验证。研究结果表明,化合物R作为荧光探针能选择性地识别Hg~(2+),且受常见金属离子的干扰较小。探针R的荧光强度与Hg~(2+)浓度(5×10~(-7)~2.5×10~(-6)mol/L)呈良好的线性关系,并在Hela活细胞中实现了Hg~(2+)的成像。     

Hg2+探针的合成、光谱性能及生物应用研究

设计合成并表征了一种罗丹明类Hg~(2+)探针,对其识别性能进行了研究。检测了探针的紫外吸收光谱及荧光发射光谱,结果表明探针对Hg~(2+)具有较好选择性和灵敏度。探针与Hg~(2+)结合后,观察到吸光度、荧光信号及溶液颜色都发生改变。通过Job′s曲线研究发现Hg~(2+)和探针配合的计量比为1∶1。理论计算表明,探针结构中的S原子和羰基O原子与Hg~(2+)进行配位,诱导内酰胺环打开。将10μmol/L的探针作用于细胞时,存活率约为90%。10μmol/L探针在细胞中几乎无荧光,与Hg~(2+)孵育后可观察到细胞内的荧光明显增强,探针具有很好的细胞膜通透性。在小鼠腹腔内注射探针(400μL×400μmol/L),拍照未发现荧光,在同一位置注射Hg~(2+)后,捕获到明显荧光信号。结果表明,探针具有优良的性能,在生物体染色和标记以及疾病的早期诊断方面都具有潜在的应用价值。     

5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)检测水体痕量Hg~(2+)的研究

由于羧基卟啉在水中良好的溶解性及对Hg~(2+)的高亲和性,利用5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与Hg~(2+)反应前后的荧光特性变化,实现水体Hg~(2+)的痕量检测。结果显示,该探针与Hg~(2+)具有良好的配位性,且检测前后体系出现的颜色变化具有可视性。在中性条件下,四羧基卟啉荧光被Hg~(2+)猝灭,荧光强度与汞离子浓度之间存在良好的指数函数关系,相关系数为0.998。因此,5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉可作为一种高效、可靠的探针用于水体中Hg~(2+)的痕量检测。     

荧光猝灭法快速检测水样中的汞离子

快速、灵敏定量环境水样中的汞离子(Hg~(2+))对水质监测和人体健康有十分重要的意义。本研究利用富含胸腺嘧啶碱基(T)的DNA,发展了一种灵敏的荧光分析法,实现了Hg~(2+)的快速检测。首先,在DNA两端各修饰一个发光基团(6’-FAM)和猝灭基团(BHQ1)。在Hg~(2+)存在时,相对的两个T碱基与Hg~(2+)通过金属配位形成T-Hg~(2+)-T结构,从而使ss DNA形成ds DNA,DNA的结构变化会使发光基团和猝灭基团距离靠近,从而猝灭发光基团的荧光,实现对水样中Hg~(2+)的定量分析。对Hg~(2+)的检测浓度在10～100n M范围内呈线性相关,所用方法检出限为2.0n M(MDL=3σ/S)。     

亚甲蓝碳点的制备及其对金属离子传感性能的研究

为了解决以前检测水样中金属离子不及时、不能就地处理、依赖仪器等问题,对检测水样中汞离子的方法重新进行研究。亚甲蓝和柠檬酸通过水热法合成碳点,Hg~(2+)可以使含有该碳点的溶液出现荧光,同时发生颜色变化。通过与Ag~+、Cu~(2+)、Fe~(2+)、Cr~(6+)、Al~(3+)等其他金属离子和氨基酸等小分子进行对比发现,Hg~(2+)对该碳点具有专一性,同时有较低的检出限。     

以巯基苯并咪唑为基质的毛细电泳法测定水中的Hg~(2+)

水体汞污染加剧,其准确快速测定非常重要。采用高压毛细电泳方法,进行水中Hg~(2+)测定的干扰因素实验,并利用t检验进行了测定水中Hg~(2+)的毛细电泳法的系统误差检验和与分光光度法之间的显著性检验。结果发现:采用10 mmol/L巯基苯并咪唑+50 mmol磷酸氢二钠的水溶液为流动相,K+、Na+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Li~+、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)对水中Hg~(2+)的测定不干扰。进而得到测定水中Hg~(2+)工作曲线为:y=-13025x+46.877(R2=0.9958),线性区间为:0.1-20 mg/L;定性检测限为0.02 mg/L;回收率为98%;相对准变偏差RSD为4.47%。经计算发现毛细电泳法测定水中Hg~(2+)无系统误差,与分光光度法测定水中Hg~(2+)无显著性差异。建立了测定水中Hg~(2+)的毛细电泳法,该法干扰少、操作简单、重现性好、灵敏度较高、准确度较高而且线性较宽。     

一种罗丹明结构的汞离子荧光探针的制备及性能

以罗丹明6G和4-溴-1,8-萘二甲酸酐为原料,合成了新型荧光分子探针R6G-NA,通过核磁共振1H NMR、13C NMR和质谱MS等方法对其进行了结构表征。通过荧光光谱及可见光光谱测定,对荧光探针R6G-NA的识别性质进行了研究,结果表明:探针R6G-NA在乙醇-水溶液(p H=7)体系中,与Hg2+作用具有明显的荧光增强响应,在波长550 nm,Hg2+浓度小于90μmol/L的条件下,荧光强度与Hg2+浓度近似呈线性关系,可用于检测水溶性体系中微量Hg2+;在R6G-NA的乙醇-水溶液体系中加入Hg2+,溶液色度的变化可用可见分光光度计进行测量。进行了其他阳离子共存下的竞争试验以及对Hg2+的可逆性试验,结果表明探针R6G-NA对Hg2+具有良好的选择性和可逆性。     

硫脲型螯合滤膜的制备及其性能研究

合成了对Hg~(2+)、Ag+等金属离子具有大螯合容量的聚砜苄硫脲螯合滤膜。该膜对Hg~(2+)、Ag~+的最大螯合容量分别为600ug/cm~2(335mg Hg(2+)/g)和1360ug/cm~2(759mg Ag~+/g)。硫脲官能基对Hg~(2+)的螯合比为1:1。探讨了基膜性质,硫脲反应时间、温度和硫脲浓度对螯合容量的影响,研究了膜对Hg~(2+)的螯合吸附速率及盐溶液pH值、温度和盐浓度对螯合容量的影响。用动态法测得膜对Hg~(2+)的螯合容量为811ug/cm~2。该膜可用来从水中捕集Hg~(2+)、Ag~+等金属离子。     

双硫腙修饰电极超声波溶出伏安法测定痕量汞

制备了双硫腙修饰的玻碳电极,利用阳极溶出伏安法并通过超声波富集测定痕量重金属离子Hg~(2+)。Hg~(2+)与电极表面的双硫腙通过螯合作用而被富集在电极表面,在-1.20 V时还原成Hg0,当电极电势从-0.50 V到0.70 V扫描时,被还原为单质的Hg0从电极表面溶出,在0.20 V左右形成灵敏的阳极溶出峰。选择0.1 mol/L的Na Cl溶液为支持电解质并对pH、富集时间、富集电位、双硫腙的修饰量等参数进行优化。在优化条件下,Hg~(2+)浓度为5.0×10~(-8)~2.0×10~(-4)mol/L时与溶出峰电流呈现良好的线性关系,检出限为1.1×10~(-8)mol/L,重现性良好,可用于水样中痕量重金属离子Hg~(2+)的快速检测。     

基于核桃壳碳量子点的制备及在痕量Hg~(2+)检测中的应用

采用核桃壳为碳源,尿素为氮源,通过一步水热法制备出水溶性好的氮掺杂碳量子点,并建立了氮掺杂碳量子点为荧光探针测定Hg~(2+)的方法。方法:在pH值为7. 0的PBS缓冲溶液中,控制量子点浓度为10 mg/L,在常温下与Hg(Ⅱ)反应20 min,根据体系的荧光猝灭程度测定Hg~(2+),结果:F/F0与Hg~(2+)浓度在4～100 nmol/L和1～60μmol/L范围内线性关系良好,方法检出限为3. 0 nmol/L和0. 25μmol/L,相对标准偏差为1. 9%～2. 4%,加标回收率为95. 4%～104%,结论:方法可用于河水水样中Hg~(2+)的测定,结果与原子荧光光谱法基本一致。     

巯基修饰Cu-MOFs材料的制备及其汞吸附性能

为高效对废水中的Hg~(2+)进行吸附,采用电化学法合成Cu-BDC金属有机骨架材料,并进行SH修饰,制备SH-Cu-BDC材料,用于对含Hg~(2+)废水的吸附研究。通过EDS与IR红外对修饰前后样品的表征分析可知,SH基团成功修饰到Cu-BDC材料上;N_2吸附实验表明,修饰后的SH-Cu-BDC材料出现微孔结构且比表面积增大;SEM分析表明,电化学合成Cu-BDC材料具有独特花状结构,修饰后SH-Cu-BDC材料表面均匀分布着触角状物质;10 mg SH-Cu-BDC对20 ml浓度为300 mg·L~(-1)的Hg~(2+)溶液进行吸附,当pH(28)5,60 min时吸附饱和,最大吸附量为585 mg·g-1;SH-Cu-BDC材料对Hg~(2+)的吸附符合拟二级反应动力学方程和Langmuir吸附等温模型,该吸附过程是以表面吸附为主的扩散过程,且符合单分子层吸附规律;吸附再生实验表明,SH-Cu-BDC作为吸附剂可重复使用,且具有一定的稳定性。     

三联吡啶衍生物Hg2+探针的合成、离子识别及量化计算

通过Suzuki偶联反应,分别将9-己基-9H-咔唑基团和三苯胺基团引入4'-(4-苯基)-2,2',6',2″-三联吡啶结构中,设计合成了两种具有D-π-A结构的三联吡啶衍生物(Tpy1和Tpy2),并经熔点、核磁共振、质谱及元素分析对其结构进行了表征。Tpy1和Tpy2对Hg2+比其他金属阳离子具有更好的选择性,可通过紫外分光光度法或紫外灯下肉眼观测对二氯甲烷溶液中的Hg~(2+)进行有效识别。密度泛函理论(DFT)量化计算结果表明,当探针与Hg~(2+)结合后,其分子内电荷转移(ICT)效应增强,吸收光谱红移31 nm。此外,探针分子中所连接的不同的供电子芳香基团可影响其对Hg~(2+)的识别效果,Tpy1和Tpy2检测限分别为2.51×10~(-6)mol/L和4.40×10~(-6)mol/L。探针分子对Cu~(2+)也有响应。     

PSSMA修饰磁性氧化石墨烯对Pb2+、Cu2+ 的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)、FeCl_3·6H_2O及聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐(PSSMA)为主要原料,通过简便一步溶剂热法制备了阴离子聚电解质修饰磁性氧化石墨烯(MGO@PSSMA),并将其用于水溶液中重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附去除。采用FTIR、SEM、TEM、VSM和DLS对制备的MGO@PSSMA进行了表征。考察了溶液pH、吸附时间、溶液初始质量浓度对Pb~(2+)、Cu~(2+)在MGO@PSSMA及未经PSSMA修饰磁性氧化石墨烯(MGO)上吸附的影响。探讨了吸附等温过程、吸附动力学及吸附作用机理。结果表明:MGO表面引入PSSMA可有效增加其对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附量。在pH=5,溶液初始质量浓度为300 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的实际吸附量达141.1和104.8 mg/g。当溶液初始质量浓度为150 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附平衡时间分别为2和1.5 min。MGO@PSSMA对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附动力学及吸附等温数据分别符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型。使用乙二胺四乙酸(EDTA)和HCl可实现MGO@PSSMA的有效再生;通过外加磁场作用可实现MGO@PSSMA的回收再利用。     

高吸水树脂对混合金属离子溶液吸附能力的研究

本文探索了以马铃薯淀粉糊精为原料的高吸水树脂对Hg~(2+)、Fe_(3+)、Cr(Ⅵ)的二元混合溶液的平衡吸附,并对吸附机理进行了初步研究。结果表明:马薯淀粉糊精为原料的高吸水树脂树对Hg~(2+)具有较好的选择吸附能力,对Hg~(2+)的吸附容量和脱除率高达64.61mg/g,89.05%。当Fe~(3+)离子浓度为60mg/L,马薯淀粉糊精为原料的高吸水树脂对其最高脱除率可达50.8%。通过光电子能谱表征,可知FeCl_3被高吸水树脂吸附在表面。