Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子檢測(cè)環(huán)境水樣中陰離子探討

■牛麗

（廣東省化工地質(zhì)勘查院廣東花都510800）

Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子檢測(cè)環(huán)境水樣中陰離子探討

■牛麗

（廣東省化工地質(zhì)勘查院廣東花都510800）

通過(guò)實(shí)驗(yàn)與分析，本文以Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子作為熒光探針，在改變不同的反應(yīng)條件下建立一種能方便、快速檢測(cè)水溶液中的陰離子的方法。

Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子陰離子熒光法

眾多陰離子在生命科學(xué)、催化、藥物及環(huán)境等方面都具有十分重要的作用。在生命體系中，陰離子普遍存在，比如核苷酸鹽、多肽、氨基酸等有機(jī)陰離子化合物，以及碳酸根、磷酸二氫根、氯離子、硝酸根、碘離子等無(wú)機(jī)陰離子。在環(huán)境改造方面，檢測(cè)陰離子可以實(shí)現(xiàn)追蹤化學(xué)工程的污染，進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)。因此，陰離子識(shí)別與傳感體系的研究越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：1-乙基-3（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽及N-羥基丁二酰亞胺購(gòu)買(mǎi)于Sigma-Aldrich試劑公司，羅丹明B購(gòu)買(mǎi)于天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所，F(xiàn)eCl3?6H2O，F(xiàn)eCl2?4H2O和丙烯酸、氯化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等試劑均為分析純，所用水為超純水（電阻率＞18 MΩ/cm）。主要儀器：RF5301PC熒光光譜儀（Shimadzu公司）、84-1磁力攪拌控溫加熱套（山東鄄城儀器有限公司）、集熱式恒溫水浴鍋（山東鄄城儀器有限公司）、DZF-6020真空干燥箱（鄭州予華儀器制造有限公司）。

1.2 Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子的制備

Fe3O4@PAA-R熒光納米粒子的合成主要是參考文獻(xiàn) [4-5]的方法。首先，采用共沉淀法制備Fe3O4納米粒子。其次，在室溫下，將7.5 mmol丙烯酸單體和2.5 mL H2O2加入到劇烈攪拌的50 mL Fe3O4納米粒子溶液中，反應(yīng)15 min后，用超純水洗滌3次，于70℃真空干燥箱中烘干備用。最后，將0.5 mL氨基化RB、1.9 mmol EDC以及1.9 mmol NHS加入到50 mL Fe3O4@PAA的溶液中，攪拌反應(yīng)45 min后，將沉淀與溶液分離，并用超純水洗滌，至上清液為無(wú)色，將所得的納米粒子于真空干燥箱中烘干備用。

1.3 方法

向10 ml比色管中依次加入0.25 ml Fe3O4@PAA-RB熒光探針和一系列不同濃度的含氯離子的標(biāo)準(zhǔn)貯備液，用超純水定容到10 ml，混合均勻后，室溫下反應(yīng)半小時(shí)，在熒光光譜儀上以空白試劑為參比，在Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子的最大激發(fā)波長(zhǎng)λex= 554 nm和發(fā)射波長(zhǎng)λem=581 nm處測(cè)定熒光強(qiáng)度的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 熒光光譜的變化

在水溶液中，Cl-對(duì)Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子的熒光光譜的影響過(guò)程。未加入Cl-之前Fe3O4@PAA-RB的溶液表現(xiàn)出比較弱的熒光。隨著Cl-的加入，F(xiàn)e3O4@PAA-RB的溶液的熒光強(qiáng)度有所增強(qiáng)，并且隨著Cl-濃度的不斷增大，F(xiàn)e3O4@PAA-RB溶液的熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，且二者之間呈現(xiàn)非常良好的線(xiàn)性關(guān)系。因此，F(xiàn)e3O4@PAA-RB熒光納米粒子可以作為一個(gè)新的熒光探針，可以靈敏的檢測(cè)水樣中的氯離子。

2.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件

2.2.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe3O4@PAA-RB溶液檢測(cè)水樣中陰離子的影響

在實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)改變Fe3O4@PAA-RB和Cl-的反應(yīng)時(shí)間，觀察 Fe3O4@PAA-RB溶液的熒光光譜的變化，來(lái)探討Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子對(duì)環(huán)境水樣中陰離子的檢測(cè)效果。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Cl-對(duì)Fe3O4@PAA-RB溶液熒光信號(hào)的增敏在30 min即可達(dá)最大，而在60 min內(nèi)，其熒光強(qiáng)度不會(huì)發(fā)生太大的變化，因此，在后續(xù)研究中，我們選取反應(yīng)時(shí)間為30 min。

2.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)Fe3O4@PAA-RB溶液檢測(cè)水樣中陰離子的影響

在確定反應(yīng)時(shí)間的前提下，改變反應(yīng)的溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溶液在室溫下，熒光增敏較大，且Fe3O4@PAA-RB溶液的熒光光譜能保持穩(wěn)定的變化。

2.2.3 溶液的pH對(duì)Fe3O4@PAA-RB溶液檢測(cè)水樣中陰離子的影響

溶液的pH值對(duì)熒光探針的穩(wěn)定性和靈敏度都具有非常重要的影響。在室溫下，F(xiàn)e3O4@PAA-RB和Cl-反應(yīng)30 min后，分別用緩沖溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，探究溶液pH對(duì)體系熒光強(qiáng)度的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液pH＜7.0時(shí)，加入Cl-后，體系的熒光強(qiáng)度隨溶液pH的增大而增加；當(dāng)pH=7.0時(shí)，體系的熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，之后體系的熒光強(qiáng)度隨溶液pH的增大而逐漸減小。

2.2.4 共存離子對(duì)Fe3O4@PAA-RB溶液檢測(cè)水樣中陰離子的影響

在最佳的試驗(yàn)條件下，考察了水中常見(jiàn)陰離子對(duì)氯離子檢測(cè)的影響。如：NO3-、SO42-，相同濃度的陰離子對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生正干擾。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，提出的方法可用于檢測(cè)水中陰離子的總量。

2.2.5 熒光探針濃度對(duì)水樣中陰離子檢測(cè)的影響

在pH=7.0中，室溫反應(yīng)3 0 min后，研究Fe3O4@PAA-RB濃度對(duì)體系熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：體系中適當(dāng)增加Fe3O4@PAA-RB的濃度，體系熒光信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)，但當(dāng)Fe3O4@PAA-RB濃度大于0.10μmol/L后，熒光信號(hào)強(qiáng)度達(dá)最大。考慮到測(cè)量方法的靈敏度和線(xiàn)性范圍，后續(xù)研究中的濃度選用0.10 μmol/L。

2.2.6 環(huán)境水樣中陰離子的檢測(cè)

我們采集了不同的環(huán)境水樣。首先，水樣采用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾掉懸浮物，然后再室溫下，采用該方法測(cè)定了水樣中陰離子的含量，同時(shí)進(jìn)行了加標(biāo)回收試驗(yàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文中采用Fe3O4@PAA-RB復(fù)合納米粒子作為熒光探針，探討了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)的pH值等因素對(duì)環(huán)境水樣中陰離子的檢測(cè)效果，確定了最佳的反應(yīng)條件，取得了令人滿(mǎn)意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這為環(huán)境水樣中陰離子的檢測(cè)提供了一種新的熒光檢測(cè)法。該方法能夠快速，簡(jiǎn)便的檢測(cè)出水樣中的陰離子，在一定程度上避免了有毒有害的有機(jī)試劑的使用及復(fù)雜繁瑣的萃取過(guò)程。

[1]李敏睿,郭永亮,楊保平,等.基于脲衍生物陰離子識(shí)別的電化學(xué)檢測(cè) [J].化學(xué)進(jìn)展,2015,27(5):559-570.

[2]王朱良.環(huán)境中陰離子表面活性劑檢測(cè)方法研究進(jìn)展 [J].日用化學(xué)品科學(xué), 2011,34(12):31-33.

[3]饒通德.-位聚合法合成Fe3O4/聚丙烯酸納米粒子及其吸附性能研究 [J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版,2011,37(5):791-794.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-395-1