荧光碳点在重金属离子检测方面的应用

重金属离子污染日趋严重,极大地危害了人类的身体健康,如何有效的检测重金属离子成为治理污水的当务之急。荧光碳点作为一种新型的碳纳米材料,具有荧光性质稳定、荧光强度高、低毒性和生物相容性好等特性,在检测重金属离子研究领域引起了极大的研究兴趣。本文综述了荧光碳纳米颗粒在荧光检测Hg~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)以及其他金属离子上的最新进展,并对荧光碳点的研究趋势和未来前景进行了展望。     

乙炔黑修饰碳糊电极测定汞离子

制备了乙炔黑修饰碳糊电极,通过循环伏安法研究了Hg~(2+)在裸碳电极和乙炔黑修饰碳糊电极上的电化学行为。实验结果表明,Hg~(2+)在乙炔黑修饰电极上有明显的氧化还原峰。同时对实验条件进行了优化,在该优化条件下,氧化峰峰电流随着Hg~(2+)浓度的增加在3.0×10~(-7)~2.4×10~(-5)mol/L范围内线性增加,检出限为2.3×10~(-8)mol/L。采用标准加入法成功地检测了模拟水样当中的痕量Hg~(2+)。     

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。     

一种戊二醛-壳聚糖非共轭荧光聚合物传感器检测水样中汞离子

开发了一种新型、快速的荧光传感器用于水样品中Hg~(2+)的检测。合成了一种戊二醛-壳聚糖非共轭荧光聚合物(GCPF),在370 nm波长激发下,于455 nm波长处产生荧光。研究发现,汞离子(Hg~(2+))的存在能使GCPF荧光被猝灭。传感器对Hg~(2+)的检测线性范围是0. 8～30μmol/L,检测限为85 nmol/L。该方法灵敏度高、线性范围宽、成本较低、操作方便、响应迅速(约1 min),对其他金属离子具有很好的选择性。将其应用于实际水样中Hg~(2+)检测时也得到了令人满意的结果。     

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。     

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)。     

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。     

生物基N,S双掺杂荧光碳点的制备及其应用

为了扩展造纸废液中的木质素磺酸钠的应用,以木质素磺酸钠和半胱氨酸为原料通过绿色的一步水热反应制备N, S双掺杂碳点,利用紫外可见光谱、荧光光谱和透射电镜等表征了碳点的光学性能、结构和对金属离子的选择性检测性能,结果表明制备的N,S双掺杂碳点可以识别Fe~(3+),在0.5～100μmol×L~(-1),Fe~(3+)的浓度与制备的碳点的荧光猝灭强度有良好的线性关系(R2=0.995)。将制备的碳点用于实际水样,结果表明可实现水样中3价铁离子的检测。此荧光探针原料成本低廉,制备绿色简便,在检测领域和生物质资源的高附加值应用领域有着很好的应用前景。     

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。     

以蚕沙为碳源合成碳点的方法及其性能表征

以蚕沙为碳源,经一定条件高温直接碳化或水热碳化,所得的产物经过纯化后得到发蓝色荧光的碳点溶液。通过透射电镜(TEM),紫外-可见吸收光谱,傅里叶红外光谱(FTIR)等对其性能进行表征。结果表明以蚕沙为原料制备的碳点荧光强度大,表面富含氨基和羟基,具有很强的亲水性,在pH 4~11的范围内和盐溶液中皆具有良好的荧光性能。此外考察了碳点对金属离子的响应性能,结果表明该碳点在选择性检测Cd~(2+)和Pb~(2+)方面具有潜在的应用价值。     

陈皮提取物绿色合成纳米银无标记比色法检测汞离子

以陈皮提取物为还原剂和表面保护剂,一步法合成纳米银(Ag NPs)@陈皮,采用紫外可见吸收光谱、透射电镜及X-射线衍射等对其进行表征,并将Ag NPs@陈皮作为汞离子(Hg~(2+))传感探针,采用比色法检测水体中Hg~(2+)。结果表明,Ag NPs@陈皮具有面心立方结构,呈分散分布,形状近似球形,粒径为(39.35±0.83) nm。Ag NPs@陈皮可特异性识别Hg~(2+),Hg~(2+)浓度在0.010～20μmol·L~(-1)范围内,Ag NPs@陈皮在408 nm处的吸光度下降百分比(I_c)与(lgc_(Hg~(2+)))~(5/2)呈良好的线性关系,检出限为8.93 nmol·L~(-1)(S/N=3)。河水水样Hg~(2+)加标回收率在101.8%～105.9%之间(n=3),RSD小于7%。该方法是一种快速、便捷、灵敏的Hg~(2+)比色检测方法,具有实际应用潜力。     

低浓度重金属离子对脲酶活性的影响

利用量热技术对脲酶的反应体系进行优化研究,并对各重金属离子抑制脲酶的活性进行研究。结果表明,在1.2 m L反应体系中,60U脲酶催化尿素时的最佳底物浓度为0.12 mol/L,磷酸缓冲溶液浓度为0.25 mol/L,最佳p H值为7.0。在此优化条件下,同时还发现在一定的重金属离子浓度范围内,Cu~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)和Cd~(2+)对脲酶有明显的抑制作用,且呈明显的线性关系,对脲酶的抑制程度大小为:Hg~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)。     

DNA电化学传感器用于重金属离子检测的研究

综述了常用的DNA修饰电极的制备方法,简单介绍了其测定金属离子的原理。详细阐述了阴、阳离子型氧化还原指示剂在测定过程中的信号变化,从而实现重金属离子定量分析的机理。在此基础上,重点介绍了DNA电化学传感器对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、Ag~+、Cd~(2+)的检测,并对其今后的发展方向进行了展望。     

碳点的绿色合成以及对Fe(Ⅲ)的检测

以芹菜茎为原料,采用水热法一步低成本制成了水溶性碳点(CDs),制备方法绿色环保,制得的碳点在紫外光照射下可发出蓝色荧光。通过荧光光谱仪、傅立叶红外光谱仪等对碳点的结构和光学性能进行表征。考察了共存离子、H_2O_2对碳点性能的影响。同时,从盐离子浓度、pH、紫外光照时间等方面讨论了其光稳定性。与其它竞争金属离子相比,所制备的CDs蓝色荧光可被Fe~(3+)有效地猝灭。因此,可用于Fe~(3+)的检测,并在40～200μM的范围内做了线性曲线。     

罗丹明类探针R6GHA荧光法测定汞离子的研究

以罗丹明6G(R6G)为母体,经一系列反应设计合成R6GHA。采用荧光光谱(PL)研究了R6GHA对pH值和不同离子的荧光发射行为,在pH为7的乙醇水溶液中,R6GHA荧光发射峰极弱,此时溶液透明。加入Hg~(2+)可诱导R6GHA在595 nm处产生荧光发射,此时溶液为橙红色,而其他金属离子未引起显著变化,基于此,可以对水溶液中微量Hg~(2+)进行裸眼识别,并对相关机理进行了探讨。结果表明,R6GHA对Hg~(2+)具有选择性荧光响应,并可应用于Hg~(2+)的检测,检出限为2.33×10~(-6)mol/L。     

中空微球氧化铁修饰电极的制备及对汞离子的测定

以水热合成法制备了中空微球Fe_3O_4纳米粒子,运用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对其进行表征。将该纳米材料修饰到玻碳电极表面,修饰电极对汞离子表现出良好的电化学响应,成功制备了用于检测Hg~(2+)的电化学传感器。通过优化实验条件,汞离子的氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系,其线性范围为1.0×10~(-7)~8.8×10~(-5)mol/L,相关系数为0.994,检出限为3.0×10~(-5)mol/L。实验表明,制备的传感器用于对Hg~(2+)检测的结果令人满意,而且其稳定性和重现性好,有望实现对污水中低浓度Hg~(2+)的检测。     

以氯化血红素作为指示剂的Hg~(2+)电化学传感器的制备与应用

采用氯化血红素(hemin)作为电化学指示剂,设计了一种用于检测Hg~(2+)的电化学适配体传感器。适配体(aptamer)通过形成Au-S键自组装在氮掺杂石墨烯和纳米金修饰电极表面,当Hg~(2+)与T碱基特异性结合形成T-Hg~(2+)-T结构后,使电极表面负载的适配体形成多孔结构。Hemin能够吸附在电极表面上产生电化学信号,用示差脉冲伏安法进行检测,在5.0×10~(-8)～5.0×10~(-6 )mol/L范围内,还原峰电流与Hg~(2+)浓度的对数呈良好的线性关系,线性回归方程为Ipc(μA)=6.115+48.021 lg C(mol/L)(γ=0.995),检测限为1.67×10~(-8) mol/L (3σ),将本方法成功用于水样中Hg~(2+)的测定。     

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。     

5,10,15,20-四(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。