Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子檢測環(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）

通過實驗與分析，本文以Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子作為熒光探針，在改變不同的反應條件下建立一種能方便、快速檢測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、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、碘離子等無機陰離子。在環(huán)境改造方面，檢測陰離子可以實現(xiàn)追蹤化學工程的污染，進行環(huán)境檢測。因此，陰離子識別與傳感體系的研究越來越受到人們的廣泛關(guān)注。

1 實驗部分

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-羥基丁二酰亞胺購買于Sigma-Aldrich試劑公司，羅丹明B購買于天津市光復精細化工研究所，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 [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45 min后，將沉淀與溶液分離，并用超純水洗滌，至上清液為無色，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準貯備液，用超純水定容到10 ml，混合均勻后，室溫下反應半小時，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λex= 554 nm和發(fā)射波長λem=581 nm處測定熒光強度的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 熒光光譜的變化

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

2.2 優(yōu)化實驗條件

2.2.1 反應時間對Fe3O4@PAA-RB溶液檢測水樣中陰離子的影響

在實驗中，我們通過改變Fe3O4@PAA-RB和Cl-的反應時間，觀察 Fe3O4@PAA-RB溶液的熒光光譜的變化，來探討Fe3O4@PAA-RB熒光納米粒子對環(huán)境水樣中陰離子的檢測效果。試驗發(fā)現(xiàn)，Cl-對Fe3O4@PAA-RB溶液熒光信號的增敏在30 min即可達最大，而在60 min內(nèi)，其熒光強度不會發(fā)生太大的變化，因此，在后續(xù)研究中，我們選取反應時間為30 min。

2.2.2 反應溫度對Fe3O4@PAA-RB溶液檢測水樣中陰離子的影響

在確定反應時間的前提下，改變反應的溫度。實驗結(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Fe3O4@PAA-RB溶液檢測水樣中陰離子的影響

溶液的pH值對熒光探針的穩(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對體系熒光強度的影響。從實驗結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)當溶液pH＜7.0時，加入Cl-后，體系的熒光強度隨溶液pH的增大而增加；當pH=7.0時，體系的熒光強度達到最大，之后體系的熒光強度隨溶液pH的增大而逐漸減小。

2.2.4 共存離子對Fe3O4@PAA-RB溶液檢測水樣中陰離子的影響

在最佳的試驗條件下，考察了水中常見陰離子對氯離子檢測的影響。如：NO3-、SO42-，相同濃度的陰離子對測定結(jié)果產(chǎn)生正干擾。實驗結(jié)果說明，提出的方法可用于檢測水中陰離子的總量。

2.2.5 熒光探針濃度對水樣中陰離子檢測的影響

在pH=7.0中，室溫反應3 0 min后，研究Fe3O4@PAA-RB濃度對體系熒光強度的影響。結(jié)果表明：體系中適當增加Fe3O4@PAA-RB的濃度，體系熒光信號強度增強，但當Fe3O4@PAA-RB濃度大于0.10μmol/L后，熒光信號強度達最大。考慮到測量方法的靈敏度和線性范圍，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

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

3 結(jié)束語

本文中采用Fe3O4@PAA-RB復合納米粒子作為熒光探針，探討了反應時間、反應溫度、反應的pH值等因素對環(huán)境水樣中陰離子的檢測效果，確定了最佳的反應條件，取得了令人滿意的實驗結(jié)果，這為環(huán)境水樣中陰離子的檢測提供了一種新的熒光檢測法。該方法能夠快速，簡便的檢測出水樣中的陰離子，在一定程度上避免了有毒有害的有機試劑的使用及復雜繁瑣的萃取過程。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-395-1