几种荧光分子探针的制备、性能及其在环境监测中的应用研究

论文摘要

本论文主要工作是利用蒽、萘酐作为荧光团通过席夫碱反应分别合成新的荧光物质,并分别对金属离子（Fe（III）、Cu（II）、Hg（II））和有机溶剂（二氧六环、丙酮）中水含量进行测定。通过对实验条件的优化考察其荧光性能并研究了这几种荧光探针在环境监测中的初步应用,具体实验内容包括了:（1）通过9-蒽甲醛和对氨基苯乙酮的席夫碱反应,设计合成了一种蒽甲醛衍生物的荧光分子探针。研究发现,该分子探针对Fe（III）有很好的识别。加入不同浓度的金属Fe（III）离子,荧光强度发生了明显的变化,据此建立了荧光分析法测定水中痕量Fe（III）。研究表明,实验条件优化后,在λex/λem = 402/560 nm处测定体系的荧光强度,随着乙醇含量的增加该探针的荧光强度减少,并在3.5 ml后保持相对稳定,乙醇的体积比为3.5/25。荧光强度在pH=2.0～4.0之间随着pH的升高而增加,在pH=4.0～8.0之间保持相对稳定,实验采用pH=7.20的Tris-HCl缓冲液定容。Fe（III）离子溶液浓度在6×10-9～1×10-7 mol/L之间,荧光强度与浓度呈线性关系,检测限为3.04×10-10 mol/L,相对标准偏差小于0.39%。（2）通过9-蒽甲醛和二氨基硫脲的席夫碱反应,合成一种新的荧光探针。研究了其在环境水样中痕量铜离子和汞离子的检测应用。结果表明,在λex/λem = 402/526 nm处,水与丙酮溶液体积比为21.5/3.5,pH=7.0时,探针的荧光强度随着铜离子和汞离子浓度的增加而减小。在浓度2.0×10-7～2.0×10-5 mol/L范围内,相对荧光强度对铜离子和汞离子浓度呈线性关系。该探针具有比较满意的选择性,对铜离子和汞离子的检测限分别为3.14×10-8 mol/L和8.87×10-8 mol/L。该方法可应用于天然水和生活污水中痕量铜离子和汞离子的测定,回收率在96.3%～103.7%之间。（3）实验合成了一种萘酰亚胺衍生物的荧光分子探针,该分子探针对极性溶剂具有很好的识别作用。在溶剂中加入不同的含水量,荧光探针的荧光强度和荧光波长都发生了明显的变化,据此建立了荧光分析法测定有机溶剂中的含水量的方法。研究发现,不同的溶剂对该探针的荧光光谱和荧光强度有显著的影响。随着极性的增加,荧探针的激发波和发射波都会相应的红移;溶液的pH对荧光探针的荧光光谱及其荧光强度都有影响,当pH值在4.0～12.0时,荧光强度较稳定,当pH值小于4.00或大于12.00时,荧光强度发生明显的改变。实验结果显示该荧光分子探针可用于二氧六环和丙酮中含水量为0～6%范围内的荧光测定,检测限分别为0.046%和0.184%。本实验针对该探针进行了实际样品的初步检测应用,结果表明,检测实验偏差在比较理想的范围内,并可用于实际样品的测定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 荧光
• 1.1.1 荧光的产生
• 1.1.2 荧光的定量关系
• 1.1.3 荧光光谱的基本概念
• 1.1.4 荧光光谱的主要参量
• 1.2 荧光分析仪器
• 1.3 荧光分析法
• 1.3.1 荧光分析法的发展简史
• 1.3.2 常规的荧光分析法
• 1.4 荧光分析法的灵敏度和选择性
• 1.5 荧光的影响因素
• 1.5.1 荧光与分子结构的关系
• 1.5.2 环境因素对荧光的影响
• 1.6 荧光分析法的应用
• 1.6.1 大气中有害成分的荧光分析
• 1.6.2 水中有害成分的荧光分析
• 1.6.3 食物及头发中有害成分的荧光分析
• 1.7 荧光分子探针
• 1.7.1 概述
• 1.7.2 荧光分子探针组成
• 1.7.3 荧光分子探针的识别原理
• 1.7.4 荧光分子探针的研究现状
• 1.8 论文的主要研究内容
• 第2章 基于蒽衍生物荧光探针的水中痕量铁的检测研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 荧光分子探针AAPen 的合成
• 2.1.3 仪器
• 2.1.4 操作方法
• 2.2 实验结果和讨论
• 2.2.1 AAPen 的光谱特性
• 2.2.2 AAPen 荧光猝灭的修正Stern-Volmer 方程
• 2.2.3 缓冲液pH 的影响
• 2.2.4 乙醇含量对荧光强度的影响
• 2.2.5 AAPen 对金属离子的选择性
• 2.2.6 标准曲线和检测限
• 2.3 初步应用
• 2.4 小结
• 第3章 基于蒽衍生物荧光探针的水中痕量铜和汞的检测研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 荧光分子探针ATCH 的合成
• 3.1.3 仪器
• 3.1.4 操作方法
• 3.2 实验结果和讨论
• 3.2.1 ATCH 的光谱特性
• 3.2.2 ATCH 荧光猝灭的Stern-Volmer 方程
• 3.2.3 缓冲液pH 的影响
• 3.2.4 丙酮含量对荧光强度的影响
• 3.2.5 ATCH 对金属离子的选择性
• 3.2.6 标准曲线和检测限
• 3.2.7 共存离子的影响
• 3.3 初步应用
• 3.4 小结
• 第4章 萘酰亚胺荧光探针对二氧六环和丙酮中水含量的测定
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 N-氨基-4-溴-1, 8-萘酰亚胺（ABN）的合成
• 4.1.3 N-氨基-4-（2-乙二胺基）-1, 8-萘酰亚胺（AEN）的合成
• 4.1.4 仪器
• 4.1.5 操作方法
• 4.2 实验结果和讨论
• 4.2.1 不同溶剂对荧光光谱的影响及其机理
• 4.2.2 二氧六环中不同水含量的测定
• 4.2.3 pH 的影响
• 4.2.4 测量范围及线性分析
• 4.3 实际样品的分析应用
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录