聚乙烯亞胺銅納米簇為熒光探針檢驗(yàn)水中的Fe3+

【摘要】近年來(lái)，金屬熒光納米簇因其具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)而到廣泛關(guān)注。目前，大量的研究工作集中在金屬納米簇的合成及其應(yīng)用方面。銅納米簇（CuNCs） 被認(rèn)為是一種更有潛力的納米材料，本論文在合成具有高熒光強(qiáng)度的米簇的基礎(chǔ)上，聚乙烯亞胺銅納米簇具有良好的水溶性和穩(wěn)定性，基于電子轉(zhuǎn)移熒光猝滅機(jī)制，利用銅納米簇作為熒光探針用用于敏感和選擇性測(cè)定水中的Fe3+ 。

【關(guān)鍵詞】金屬納米簇；聚乙烯亞胺銅納米簇； Fe3+ ；熒光猝滅

1概述

水資源日益面臨來(lái)自農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市污染源的威脅。快速有效監(jiān)測(cè)水中的金屬離子是十分必要的。CuNCs 生物毒性低，合成方法簡(jiǎn)單，是一種更有潛力的納米材料，本論文在合成具有高熒光強(qiáng)度的銅納米簇的基礎(chǔ)上，利用銅納米簇作為熒光探針用來(lái)檢測(cè)水中的 Fe3+，具有重要的理論與實(shí)際研究?jī)r(jià)值。目前CuNCs的合成步驟相對(duì)繁瑣，條件茍刻，穩(wěn)定性較差，抗氧化能力差。因此建立一種簡(jiǎn)單的方法合成性質(zhì)穩(wěn)定的CuNCs并應(yīng)用在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中是很有必要的。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)所用試劑表

2.2 PEI銅納米簇的制備

1g的PEI溶解在10mL的蒸餾水中并且攪拌10min充分溶解，0.25gCuSO4· 5H2O 溶解在10mL蒸餾水中并且攪拌10min充分溶解。取250uL CuSO4· 5H2O溶液，500uL PEI溶液，3950uLH2O，攪拌2min；加入300uL壞血酸，攪拌2min。在95℃下用油浴鍋加熱12h，即制成PEI銅納簇。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 pH值的優(yōu)化

圖為取7個(gè)10mL比色管，分別加入500uLPEI -CuNCs溶液，用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH分別為6、7、8、9、10、11、12，取相同量的不同pH的溶液，分別掃描其熒光光譜，所得到的熒光光譜圖。圖中發(fā)現(xiàn)，不同PH值時(shí)熒光強(qiáng)度不同。pH=6時(shí)，熒光強(qiáng)度最大，pH=11時(shí)，熒光強(qiáng)度最小，對(duì)PEI -CuNCs溶液的熒光猝滅最強(qiáng)。

3.2離子的選擇性

圖為在pH=11的條件下，取300uLPEI CuNCs溶液分別加入100uLH2O、Hg2+（20mM）、Fe3+（20mM）、Ni2+（20mM）、Pb2+（20mM）、Mn2+（20mM） 、Cd2+（20mM）、Co2+（20mM）掃描其熒光光譜。發(fā)現(xiàn)Hg2+、Ni2+、Pb2+、Mn2+、Cd2+、Co2+的熒光猝滅作用很小，相對(duì)于Fe3+可以忽略。三價(jià)鐵離子對(duì)PEI -CuNCs溶液的熒光有明顯的猝滅作用。

3.3濃度的優(yōu)化

圖為取6個(gè)比色管，分別加入300uL pH=11的PEI -CuNCs溶液，分別加入100uL蒸餾水、2mM/LFe3+、5mM/LFe3+、10mM/LFe3+、15mM/LFe3+、20mM/LFe3+，分別掃描其熒光光譜，所得到的熒光光譜圖。圖中發(fā)現(xiàn)沒(méi)有加入Fe3+的溶液，熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，加入20mM/LFe3+的溶液熒光強(qiáng)度最弱，說(shuō)明隨著加入Fe3+的溶液濃度的增大，PEI -CuNCs溶液的熒光逐漸減弱，熒光猝滅作用逐漸增強(qiáng)。

3.4 猝滅率線性關(guān)系

在Fe3+的濃度在0～5.0M/L范圍變化內(nèi)，抑制率和三價(jià)鐵離子的濃度呈線性關(guān)系，根據(jù)抑制率所呈的線性關(guān)系，我們可以定量檢測(cè)三價(jià)鐵離子的濃度，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單、快速、高效。

4結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，我們利用聚乙烯亞胺，硫酸銅，壞血酸為原料簡(jiǎn)單環(huán)保的成功制備出了發(fā)藍(lán)綠色熒光的PEI-CuNCs，基于電子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)熒光猝滅機(jī)制，這種熒光探針可以快速可靠、高靈敏、高選擇性的檢測(cè)水中的三價(jià)鐵離子。Fe3+的含量是水質(zhì)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要因素，因此，測(cè)定Fe3+的含量具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 以聚乙烯亞胺為模板合成銅納米簇及其性能與相關(guān)應(yīng)用的研究，西南大學(xué)

作者簡(jiǎn)介：王倩倩（1993-），女，山東聊城人，本科，助理工程師，研究方向：應(yīng)用化學(xué)，水環(huán)境