羅丹明6G 與羅丹明6G 酰肼測汞的對比研究

盛新鳳，董彥杰

（1.安慶師范大學化學化工學院，安徽，安慶 246001；2.安徽省功能配合物重點實驗室，安徽，安慶 246001）

汞離子（Hg2+）是一種常見的重金屬，也是最具毒性的重金屬之一，任何形式的汞對人體都有毒害作用。它主要來源于以下幾個方面：工業(yè)排放的“三廢”中；空氣中的汞蒸氣以及被空氣氧化而溶于水的Hg2+；而水中的Hg2+會沉積到土壤或地下中，當被動植物吸收后就會轉(zhuǎn)化成甲基汞，隨著這些動植物在食物鏈中循環(huán)，甲基汞也會隨食物鏈的循環(huán)而不斷傳遞下去，危害人類的健康[1]。因此對定量檢測Hg2+方法的研究是很重要的研究課題。目前對金屬離子的具體測定方法有原子熒光光譜法（AFS）[2]、紫外可見分光光度法（UV）[3]、原子吸收光譜（AAS）[4]、電化學法[5]、X 熒光光譜法（XRF）[6]、熒光分析法[7-8]、磷光分析法[9]和光度法[10]。其中因為熒光分析法的靈敏度高、選擇性強和使用簡便的優(yōu)點而被廣泛使用[11-14]。而以羅丹明為母核的酰胺螺環(huán)結(jié)構(gòu)具有“敞開-閉合”的特點，當加入某種金屬離子時會讓酰胺螺環(huán)結(jié)構(gòu)打開，從而使化合物本身的熒光增強或猝滅，以達到檢測金屬離子的目的。羅丹明6G 酰肼是羅丹明類化合物最重要的中間體，但是尚未報道羅丹明6G 和羅丹明6G 酰肼的對比研究。本研究將圍繞羅丹明6G與羅丹明6G 酰肼在測Hg2+條件和檢出限等方面進行對比研究。

1 實驗

1.1 儀器

LKTC-C 型DF-101S 集熱式磁力加熱攪拌器（金壇市白塔新寶儀器廠）；SH3PA00004 型超純水機（默克密理博實驗室設(shè)備有限公司，上海）；SHB-3型循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）；Hitachi F-4500 型熒光光譜儀（日本Hitachi公司）；PHSJ-3F 型pH 計（上海精密儀器儀表有限公司）。

1.2 試劑

羅丹明6G（R6G）、水合肼、乙醇；THF、36%醋酸溶液、NaAc、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O、HCl、六次甲基四胺（C6H12N4）及實驗中所用的無機鹽均來自上海阿拉丁試劑有限公司，試劑均為AR 級。整個實驗過程使用的純凈水來自SH3PA00004 型超純水機。

1.3 分析方法

取一定量1.0×10-3mol/L R6G 或R6GH 或溶液，2.00 mL 緩沖溶液（磷酸緩沖溶液、醋酸緩沖溶液和六次甲基四胺緩沖溶液）和一定量1.0×10-4mol/L金屬鹽溶液，放入10 mL 容量瓶，用去離子水稀釋到刻度，搖勻。并用Hitachi F-4500 型熒光光譜儀測定其熒光強度。

2 結(jié)果與討論

2.1 羅丹明6G 酰肼的合成

根據(jù)參考文獻[11]合成羅丹明6G 酰肼，合成路線見圖1。

圖1 R6GH 的合成路線 Fig. 1 Synthesis route of R6GH

2.2 熒光試劑、緩沖溶液和金屬離子溶液的配置

稱取R6G（95%）12.6053 g，用水溶解后再轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，加水稀釋至刻度線，搖勻，配置成0.1000 mol/L 的溶液。

稱取R6GH 4.2822 g，用THF 和水混合溶液（V:V=1:1）溶解后再轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，加混合溶液稀釋至刻度線，搖勻，配置成0.1000 mol/L的溶液。

稱取NaH2PO4·2H2O 1.9501 g，Na2HPO4·12H2O 4.4768 g，用水溶解后再轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，加水稀釋至刻度線，搖勻，配置成0.10 mol/L 的磷酸緩沖溶液體系。

稱取質(zhì)量分數(shù)為36%的HAc 2.0850 g，NaAc 1.03775 g，用去離水溶解后再轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，加水稀釋至刻度線，搖勻，配置成0.10 mol/L的醋酸緩沖溶液體系。

稱取質(zhì)量分數(shù)為37%的HCl 1.2318 g，C6H12N41.7700 g，用去離子水溶解后再轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，加水稀釋至刻度線，搖勻，配置成0.10 mol/L的鹽酸緩沖溶液體系。

各種金屬鹽溶液均依照上述方法配置成1.0 mol/L，實驗時根據(jù)需要再稀釋至所需濃度。

2.3 金屬離子和緩沖溶液體系的選擇

為了考察R6G 和R6GH 選擇性識別金屬離子的性能，我們按分析方法配制好溶液，在激發(fā)波長（ExR6G=527 nm，ExR6GH=524 nm）下用F-4500 型熒光光譜儀測定。R6G 磷酸緩沖溶液體系的實驗結(jié)果見圖2a，R6G 醋酸緩沖溶液體系的實驗結(jié)果見圖2b，R6G 六次甲基四胺緩沖溶液體系的實驗結(jié)果見圖2c；R6GH 磷酸緩沖溶液體系的實驗結(jié)果見圖3a，R6GH 醋酸緩沖溶液體系的實驗結(jié)果見圖3b，R6GH 六次甲基四胺緩沖溶液體系的實 驗結(jié)果見圖3c。

圖2 R6G對金屬離子的選擇性識別 Fig.2 Selective recognition of metal ions by R6G

圖3 R6GH 對金屬離子的選擇性識別 Fig.3 Selective recognition of metal ions by R6GH

從圖2（a、b、c）中可以看出R6G 對金屬離子的識別能力不佳，但在醋酸緩沖溶液中熒光效果最好。從圖3（a、b、c）中可以看出R6GH 對Hg2+的識別最好，且在醋酸緩沖溶液體系中R6GH 的熒光效果最佳。

2.4 HAc/NaAc 緩沖溶液pH 對測Hg2+的影響

為了考察醋酸緩沖溶液體系pH 對R6G 和R6GH 檢測Hg2+的影響，在分析方法中，使用不同pH 的0.1mol/L 醋酸緩沖溶液體系配制好待測溶液，測定其溶液的熒光強度，結(jié)果見圖4（a、b）。

圖4 HAc/NaAc 緩沖溶液pH 對測Hg2+的影響 Fig.4 Effect of pH of HAc/NaAc buffer solution on Hg2+ measurement

由圖4（a、b）可以看出，R6G/Hg2+溶液和R6GH/Hg2+溶液均在醋酸緩沖溶液體系（pH=4.60）時熒光最強，故在后續(xù)實驗中，R6G 和R6GH 檢測Hg2+，選定醋酸緩沖體系（pH = 4.60）。

2.5 HAc/NaAc 緩沖溶液的濃度對測Hg2+的影響

為了考察緩沖溶液濃度對測定Hg2+的影響，固定醋酸緩沖溶液體系的pH 為4.60，改變醋酸緩沖溶液的濃度，配制總濃度為0.001、0.005、0.01、0.05、0.1 mol/L 這五種醋酸緩沖溶液體系，按分析方法配制待測溶液。實驗結(jié)果見圖5（a、b）。

圖5 HAc/NaAc 緩沖溶液的濃度對測Hg2+的影響 Fig.5 Influence of HAc/NaAc buffer solution concentration on Hg2+ measurement

通過圖5（a、b）可知，R6G 在醋酸緩沖溶液體系總濃度為0.01mol/L 檢測Hg2+效果最佳，而R6GH 則在醋酸緩沖溶液體系總濃度為0.005 mol/L時檢測Hg2+的效果最佳。

2.6 熒光試劑的濃度對測Hg2+的影響

為了考察R6G 和R6GH 濃度對測定Hg2+的影響，配制1.0×10-5、2.0×10-5、4.0×10-5、6.0×10-5、8.0×10-5、1.0×10-4mol/L 六個濃度的R6G 和R6GH 溶液，按分析方法配置待測溶液，實驗結(jié)果見圖6(a、b）。

圖6 熒光試劑的濃度對測Hg2+的影響 Fig.6 Influence of R6G and R6GH concentration on Hg2+ measurement

從圖6（a、b）可以看出，隨著R6G、R6GH溶液濃度的增加，熒光強度也增加，為了保證實驗的順利進行，后續(xù)實驗中R6G、R6GH 的濃度選定為1.0×10-4mol/L。

2.7 測Hg2+檢測范圍、回歸方程和檢測限

在最佳條件下，Hg2+的濃度（0.1～1.0×10-5mol/L）范圍內(nèi)，R6G 測定Hg2+的線性回歸方程為：lg(I/I0) = 0.0503-0.00974lgc(Hg2+)，相關(guān)系數(shù)R2= -0.9951，檢測限為6.0×10-6mol/L（11 次），實驗結(jié)果見圖7a；在最佳條件，Hg2+的濃度（1.0×10-5～1.0×10-11mol/L）范圍內(nèi)，R6GH 測定Hg2+的的線性回歸方程為lg(I/I0) = 0.0474+0.009387lgc(Hg2+)，相關(guān)系數(shù)R2= 0.9993，檢測限為5.0×10-12mol/L（11 次），實驗結(jié)果見圖7b。

圖7 R6G 和R6GH 測Hg2+回歸分析 Fig. 7 Regression analysis of Hg2+ measured by R6G and R6GH

圖7a 可見，當Hg2+濃度從1.0×10-5mol/L 升高至0.1mol/L 時，Hg2+對R6G 溶液的熒光有猝滅作用。圖7b 可見當Hg2+濃度從1.0×10-5mol/L 降至1.0×10-11mol/L 時，R6GH 的熒光強度也逐漸線性降低。由圖7a 和圖7b 比較可知，R6GH 檢測Hg2+線性范圍要比R6G的要大，且檢出限要高6個數(shù)量級。

2.8 常見金屬離子的干擾

為了考察常見陽離子對R6G、R6GH 檢測Hg2+的干擾，在最佳條件下，±5%熒光強度范圍內(nèi)，R6G/Hg2+體系測定結(jié)果為：Na+(550)，K+(500)，Cr3+(175)，Ni2+(50)，F(xiàn)e2+(13)，Zn2+(10)，Mg2+(5)，Ba2+(5)，Pb2+(5)，Ca2+(5)，Cd2+(5)，Al3+(5)，Co2+(3)，Ag+(3)。R6GH/Hg2+體系測定結(jié)果為：K+(500)，Na+(500)，Ag+(175)，Co2+(150)，Ni2+(90)，Cd2+(50)，Ba2+(40)，Zn2+(25)，Cr3+(25)，Ca2+(15)，Mg2+(10)，Al3+(5)，F(xiàn)e2+(5)，Pb2+(5)。括號中的數(shù)值為干擾離子與待測離子的濃度比。通過14 種陽離子的干擾實驗發(fā)現(xiàn)，陽離子對R6G 測定Hg2+的影響大于對R6GH 測定Hg2+的影響。

3 小結(jié)

以R6G 為原料合成了R6GH，利用熒光法考察了R6G 和R6GH 酰肼選擇性識別金屬離子、適合的緩沖溶液體系、最佳緩沖溶液pH 及濃度、R6G和R6GH 的濃度、Hg2+的濃度以及陽離子的干擾等七個因素的影響。實驗確定了R6G 測定Hg2+的最佳條件為：R6G 濃度為1.0×10-4mol/L，0.01mol/L醋酸緩沖體系（pH=4.60）；R6G 測定Hg2+的線性回歸方程為：lg(I/I0) = 0.0503-0.00974lgc(Hg2+)，相關(guān)系數(shù)R2= -0.9951，檢測限為6.0×10-6mol/L（11 次）。R6GH 測定Hg2+的最佳條件為：R6GH 濃度為1.0×10-4mol/L，0.005mol/L 醋酸緩沖體系（pH = 4.60）；R6GH 測定Hg2+的線性回歸方程為：lg(I/I0) = 0.0474+0.009387lgc(Hg2+)，相關(guān)系數(shù)R2=0.9993，檢測限為5.0×10-12mol/L（11 次）。通過14 種陽離子的干擾實驗發(fā)現(xiàn)，陽離子對R6G 測定Hg2+的影響大于對R6GH 測定Hg2+的影響。實驗結(jié)果表明：R6GH 比R6G 能更好的識別Hg2+。