基于功能化金属-介孔材料构建的汞离子荧光化学传感器
Hg2+严重污染人类生活环境、危害人类身体健康，科研工作者们正在致力于发展一种灵敏度高、选择性强、试样量少和方法简便的检测分析Hg2+的手段。本文基于金属表面增强荧光原理，制备了几种荧光化学传感器，用于水中Hg2+的检测识别。 采用原位一步法合成了金属-介孔材料Ag-HMS-s，用罗丹明B酰胺探针R对其进行功能化修饰，制备出一种能够高灵敏度和高选择性地检测识别水中Hg2+的荧光比色双信号荧光化学传感器s-HMS-Ag-R。该传感器对环境中Hg2+具有响应快、灵敏度高、选择性好的特点。通过荧光光谱和紫外-可见光谱考察s-HMS-Ag-R对水中Hg2+的信号响应，结果表明，在低浓度Hg2+范围内，s-HMS-Ag-R的荧光强度与Hg2+浓度呈现出良好的线性关系，通过计算得到检测下限为0.7 ppb。随着Hg2+浓度的增加，s-HMS-Ag-R的悬浮液由无色变成粉色并逐渐加深，达到肉眼识别Hg2+的目的。更重要的是，该传感器经过TPAOH简单的化学处理再生，可以重复使用。 采用简单的浸渍-还原法制备出金属-介孔材料Ag-HMS-r和Au-HMS-r，并用罗丹明B酰胺探针R对Ag和Au纳米颗粒进行功能化修饰，制备出两种荧光化学传感器r-HMS-Ag-R和r-HMS-Au-R。通过荧光增强因子考察Ag和Au纳米颗粒的金属增强荧光效果。结果表明，较佳的金属含量均为2 wt％，此条件下，Ag和Au纳米颗粒对探针R的荧光增强因子分别为4.7和3.3，Ag纳米颗粒的金属增强荧光效果更强。另外，通过局域表面等离子共振光谱和荧光衰减寿命等手段验证了Ag和Au纳米颗粒的金属增强荧光机理:在上述荧光化学传感器中发生了从探针R到Ag或Au纳米颗粒的能量转移，从而降低了探针R的激发态能量;同时，Ag和Au纳米颗粒既增加了探针R的辐射衰减速率，又提高了荧光量子产率，因此Ag和Au纳米颗粒对探针R产生了金属增强荧光效应。 为了提高化学传感器对Hg2+的选择性，根据汞亲硫的特性，用巯基丙酸对罗丹明B酰胺探针R进一步修饰改性，合成出一种新的罗丹明B巯基衍生物探针R-2SH。与改性前探针R相比，R-2SH对Hg2+的络合常数是探针R的5倍。采用后嫁接法用探针R-2SH对金属-介孔材料Ag-HMS-r进行修饰，制得一种新的荧光化学传感器r-HMS-Ag-R-2SH，通过荧光光谱和紫外-可见光谱考察其对水中Hg2+的信号响应，结果表明，在水-甲醇(9:1)体系中r-HMS-Ag-R-2SH对Hg2+具有良好的信号响应，而且对三价金属离子(Al3+，Cr3+，Fe3+)的抗干扰能力明显提高。r-HMS-Ag-R-2SH还可以对雨水中Hg2+进行检测，并且满足肉眼识别Hg2+的目的，更重要的是经过Na2S溶液简单处理可以实现循环再生。
荧光化学传感器;汞离子;金属-介孔材料;能量转移;修饰改性
大连理工大学
博士
工业催化
李钢
2015
中文
TB333;TP212.2
130
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）