碳量子点荧光猝灭法检测Hg~(2+)及其猝灭机理研究

以焦粉为原料,采用一步水热法合成荧光碳量子点,用合成的碳量子点对水中Hg~(2+)进行检测,并对Hg~(2+)与碳量子点的结合方式、反应机理等进行研究,探讨Hg~(2+)对碳量子点的荧光猝灭机理。结果表明,合成的碳量子点在用于Hg~(2+)检测时具有较好的单一选择性;Hg~(2+)对该碳量子点的荧光有猝灭效应;用碳量子点荧光猝灭法检测Hg~(2+),灵敏度高,对Hg~(2+)浓度的检测范围为1.0×10~(-8)～1.0×10~(-7) mol/L,检出限为1.0×10~(-8) mol/L;Hg~(2+)对碳量子点荧光猝灭的方式为静态猝灭,二者相互作用是自发进行的焓驱动过程,相互结合位点约为1,反应结合常数为1.0×10~5 L/mol。     

基于T碱基错配非标记荧光法检测Hg~(2+)的新方法

目的建立一种高选择性的、非标记、操作简单的检测Hg~(2+)的荧光分析方法。方法利用紫外可见吸收光谱法,在260 nm波长下测吸光度,对DNA进行定量分析,准确测定实验所用DNA片段的浓度;利用荧光光谱法,在激发波长为445 nm,扫描范围为455～650 nm下,检测单碱基T/T错配的双链DNA探针加入核黄素和Hg~(2+)前后,核黄素的荧光信号的变化。结果单碱基错配的双链DNA能有效检测10～200 nM Hg~(2+)。该体系的荧光比率(F/F_0)与Hg~(2+)浓度具有良好的线性关系,其线性方程为F/F_0=0.000 9C(nmol/L)+0.004 9,相关系数r~2=0.993 0,检出限为3.3 nM (S/N=3)。相对标准偏差(RSD)小于1.37%;样品回收率为100.8%～103.3%。结论该方法可用于环境水样中Hg~(2+)的测定。     

基于蒽荧光团的汞离子化学探针的合成与性能研究

设计并合成了一种基于乙硫醇和醛类脱保护的荧光传感器分子,随着汞离子的加入,其荧光发射波长从426nm移动至510 nm,可实现裸眼识别,推断机理为分子内电荷转移(ICT)过程.相对其他常见的重金属离子,该传感器分子对Hg~(2+)展现出很高选择性、灵敏性和很快的响应速度.它对Hg~(2+)的响应时间仅仅需要50 s.同时,在最佳的实验条件下,探针分子对Hg~(2+)的检测限为0.091 7 mg/L.     

基于CdTe量子点荧光猝灭-恢复法测定N-乙酰-L-半胱氨酸

以CdTe量子点作为荧光探针,Hg~(2+)为猝灭剂,建立了一种基于荧光猝灭-恢复模式的N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)检测方法.考察了不同缓冲溶液、pH值、金属离子、Hg~(2+)的浓度及反应时间对反应体系的影响,探讨了Hg~(2+)对CdTe量子点荧光猝灭和NAC对CdTe量子点荧光恢复的机理.结果表明:在pH=7.8的B-R缓冲溶液中,当Hg~(2+)的浓度为1.0×10~(-6)mol/L、NAC的浓度范围为5.0×10~(-7)~2.0×10~(-5)mol/L时,NAC的浓度与量子点的荧光恢复程度之间呈良好的线性关系,可实现对NAC的快速定量分析.该检测方法较常规的方法操作简便、检测速度快、灵敏度高.     

硼氮共掺杂石墨烯量子点及对Hg~(2+)的选择性检测

以柠檬酸、乙二胺和苯硼酸为原料,采用一步水热法制备了高荧光量子产率、长荧光寿命的硼氮共掺杂石墨烯量子点(B,N-GQDs).通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)及荧光光谱仪(PL)对量子点进行了表征.结果表明,B,N-GQDs粒径范围为1.46～3.54 nm,平均粒径为(2.34±0.50)nm,具有明显的晶格条纹结构;表面官能团(—OH,—NH和—BOH)的存在,有利于与金属离子结合从而实现对金属离子的检测;在pH=5.0～10.0和Na Cl浓度0～1.0 mol/L的酸碱盐环境下,B,N-GQDs具有优异的荧光稳定性.由于B,N-GQD与金属离子具有结合作用,因此它被用作检测金属离子的荧光探针.考察了15种金属离子(K~+、Na~+、Ba~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Li~+、Cu~(2+)、Ag~+、Mn~(2+)、Fe~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)和Hg~(2+))对B,N-GQDs荧光强度的影响,发现仅Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)和Hg~(2+)对其荧光有猝灭作用.考虑到Hg~(2+)是重要的有毒污染物,因此灵敏、选择性地检测Hg~(2+)对人体健康和环境保护至关重要.在单一汞离子体系中,其线性范围为2.0～20.0μmol/L,检测限为0.05μmol/L;在复杂体系(Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)和Hg~(2+))中,采用掩蔽剂Na F能够实现对Hg~(2+)浓度的准确测定,其检测误差范围为-4.432%～2.600%.B,N-GQDs有望在多金属离子响应体系中实现对Hg~(2+)的快速检测.此外,探究了Hg~(2+)对B,N-GQDs荧光的猝灭机理,当加入Hg~(2+)后,B,N-GQDs的荧光寿命从原来的12.86 ns缩短为11.34 ns,符合动态猝灭机理.     

基于谷胱甘肽稳定铜纳米簇的荧光传感方法灵敏检测汞离子

以谷胱甘肽(GSH)为保护配体和还原剂,制备了稳定的水溶性荧光铜纳米簇(CuNCs).所合成的铜纳米簇在590nm处发射出红色荧光,量子产率约为2.3%,具有良好的光稳定性.以谷胱甘肽稳定铜纳米簇(GSH-CuNCs)作为信号探针,报道了一种荧光传感新方法用于灵敏检测Hg~(2+).结果表明,Hg~(2+)的线性检测范围为2.0×10~(-8)～2.0×10~(-6) mol/L,检出限为4.0×10~(-9) mol/L(R_(SN)=3).该方法成功地实现了湖水样品中汞离子的检测,为汞离子的快速和灵敏监测提供了一种新途径.     

基于荧光素功能化水溶性聚合物的双识别化学传感器检测Cu~(2+)和Hg~(2+)

通过聚合物改性法合成了一种荧光素衍生物功能化的聚乙二醇(PEGSFl).采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等研究了PEGSFl对金属离子的检测能力.研究结果表明在纯水溶液中,PEGSFl作为比色化学传感器可以检测Cu~(2+)和Hg~(2+),作为荧光化学传感器可以检测Hg~(2+),对Cu~(2+)和Hg~(2+)的检测均表现出高效的选择性和抗干扰性.利用PEGSFl制成检测试纸可实现对Cu~(2+)和Hg~(2+)的便捷定性检测.     

发红光银纳米团簇的合成及对汞离子的检测

采用硼氢化钠作为还原剂,"一锅法"合成鸡蛋白(CEW)保护的水溶性好、稳定性高的发红光的银纳米团簇(CEW@AgNCs)。在探究该荧光探针的应用方面,实验结果表明:Hg~(2+)能够有效地猝灭CEW@AgNCs的荧光。在Hg~(2+)浓度范围9.99~79.37μmol/L时,荧光强度(F_0-F)/F_0与Hg~(2+)的浓度呈线性关系,而且其检出限低,检测干扰性小。因此,CEW@AgNCs可以高选择性、高灵敏度地识别、检测Hg~(2+)。此外,采用该荧光探针检测实际样品水体系中的Hg~(2+),其检测速度快、稳定性好以及高的回收率,这些优点将拓宽其应用范围。     

三嗪-罗丹明荧光探针的合成及水中铜离子检测研究

合成了一种新型三嗪-罗丹明荧光探针分子TR1,采用质谱、核磁共振和红外光谱表征了分子结构,并结合紫外可见吸收光谱和荧光光谱,研究了它的光谱性能、铜离子的识别性能及溶剂体系、pH等影响因素。实验结果表明,在CH_3CN/H_2O(体积比1∶1)体系中加入Cu~(2+)后,TR1在553 nm处吸收峰强度显著增强,在580 nm处的荧光辐射增强了100倍,表明探针TR1与Cu~(2+)形成1∶1结构的共轭体系较大的开环荧光复合物。该复合物在含H_2O比例为0~80%的CH_3CN中和pH值3.0~7.5范围内保持较高的稳定性。在4.0×10~(-7)mol/L~5.0×10~(-5)mol/L浓度范围内,TR1荧光强度与Cu~(2+)浓度呈较好的线性关系,最低检出限达到8.0×10~(-8)mol/L。在含Cu~(2+)的自来水和河水样品检测中,回收率均接近100%,相对标准偏差RSD≤4.0%。     

三足罗丹明B酰肼席夫碱化合物对Hg~(2+)的识别性质研究

设计、合成并表征了1种新型的三足罗丹明B酰肼席夫碱化合物1.通过紫外-可见分光光度滴定和荧光滴定研究了阳离子和化合物1的相互作用.结果表明在16种金属离子中,只有Hg~(2+)对化合物1的荧光发射强度有显著的影响,化合物1对Hg~(2+)表现出高选择性和高灵敏度的发光和显色传感.体系的荧光随着汞离子的加入而增强,溶液颜色由无色变成粉红色.化合物1在乙醇-DMF (V/V=4∶1)溶液中与Hg~(2+)以1∶3的比例结合,结合常数为1. 66×106,最低检测限为3×10~(-7)mol/L.     

用于汞离子检测的近红外荧光分子探针合成与评价

设计合成了一种可特异性识别Hg~(2+)的小分子近红外荧光探针P-22,并完成对其体内、外光学响应性能的评价.该探针可在水溶液中被Hg~(2+)催化发生烯醚的水解反应,从而释放出一种具有近红外荧光性质的花菁类染料qCy7,导致反应体系的最大发射波长由560 nm红移至705 nm,通过检测反应体系中荧光强度的变化实现对Hg~(2+)的半定量分析.实验结果证明,本研究所设计合成的近红外荧光探针P-22能够同时实现对体外水环境中和复杂生物体环境中的Hg~(2+)进行高选择性、高灵敏度地实时检测,为进一步研究有害金属汞在自然环境及复杂的生物体内的作用提供了有力的工具.     

3种重金属离子对单环刺螠幼螠的急性毒性研究

采用静水试验法,在水温19.0±1.0℃的条件下,用Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)3种重金属离子对体重1.2±0.16 g的单环刺蜢幼蜢进行了单一因子急性毒性试验.结果表明,3种重金属离子毒性大小依次为Hg~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+),幼蜢在3种重金属离子溶液中呈现出不同的生物学效应.Cu~(2+)对幼蜢的24 h、48 h LC_(50)分别为1.768、1.408 mg/L;Hg~(2+)的24h、48 h LC_(50)分别为1.097、0.770 mg/L;Cd~(2+)的24 h、48 h LC_(50)分别为2.084、1.789 mg/L.Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)对幼蜢的安全浓度分别为0.141、0.077、0.179 mg/L.     

氮掺杂碳点结构、荧光性能及Hg~(2+)检测敏感性研究

为了研究氮源种类对氮掺杂碳点(NCDs)结构、荧光性能及Hg~(2+)检测选择性和敏感性的影响,以课题组前期柠檬酸为碳源,尿素和氨水分别为氮源,一步水热法制备的NCDs为研究对象,分析了氮源种类对NCDs结构、荧光性能以及Hg~(2+)检测选择性和敏感性的影响规律。结果显示:这两种氮源对所制备NCDs的碳化度、氮掺杂度、表面官能团、粒径、量子产率有明显影响,但对紫外可见吸收和荧光光谱基本没有影响。将这两种NCDs作为荧光探针检测Hg~(2+)具有相似的高选择性,但以氨水为氮源制备的NCDs检测Hg~(2+)具有更低的检测极限和更宽的线性范围,即:氮源的含氮量越高,制备的NCDs的氮掺杂度和表面的氨基、酰胺键越多,活性位点越多,当NCDs与Hg~(2+)进行络合作用时,络合位点更多,所以检测Hg~(2+)更敏感。     

汞和铅的单一和复合作用对斑马鱼胚胎发育的毒性效应研究

基于斑马鱼胚胎技术,研究了汞(Hg~(2+))和铅(Pb~(2+))对斑马鱼胚胎发育的单一及联合毒性,主要观察和比较了96 h斑马鱼胚胎的死亡率、孵化率和畸形率,并采用相加指数法分析比较了Hg~(2+)和Pb~(2+)在96 h对斑马鱼胚胎发育的效应类型.结果表明,斑马鱼胚胎对Hg~(2+)和Pb~(2+)均表现出显著的浓度依赖性,造成胚胎孵化率下降,发育畸形甚至死亡;Hg~(2+)的毒性作用高于Pb~(2+),Hg~(2+)和Pb~(2+)的96 h-LC50分别为0. 081 mg/L和113. 978 mg/L; Hg~(2+)和Pb~(2+)组合在96 h表现为拮抗作用.     

罗丹明6G与罗丹明6G酰肼测汞的对比研究

以罗丹明6G(R6G)为原料合成了罗丹明6G酰肼(R6GH),并通过荧光法考察了R6G和R6GH酰肼选择性识别金属离子、适合的缓冲溶液体系、最佳缓冲溶液pH及浓度、R6G和R6GH的浓度、Hg~(2+)的浓度以及阳离子的干扰等七个因素的影响。实验确定了R6G测定Hg~(2+)的最佳条件为:0.01mol/L醋酸缓冲体系(pH=4.60),R6GH测定Hg~(2+)的最佳条件为:0.005 mol/L醋酸缓冲体系(pH=4.60)。通过14种阳离子的干扰实验发现,阳离子对R6G测定Hg~(2+)的影响大于对R6GH测定Hg~(2+)的影响。实验结果表明:R6GH比R6G能更好的识别Hg~(2+),最低检出限为5.0×10~(-12) mol/L。     

Tb~(3+)@PMo_(12)O_(40)~(3-)混合溶液对维生素C的紫外-可见/荧光双光谱检测

基于稀土Tb~(3+)优异的绿色荧光性质及多酸PMo_(12)O_(40)~(3-)可逆的变色性质设计了Tb~(3+)@PMo_(12)O_(40)~(3-)混合溶液对维生素C定量检测的紫外-可见/荧光探针.将不同浓度的维生素C加入到Tb~(3+)@PMo_(12)O_(40)~(3-)溶液中,在864nm处的吸光度随维生素C的浓度的增加呈线性降低,在546nm处的荧光强度随维生素C的浓度的增加呈对数降低;分别以864nm处的吸光度、546nm处的荧光强度的对数对维生素C的浓度做图,得到维生素C检测的线性方程,检出限分别为0.041 4,0.036 3μmol/L.     

水热法合成荧光碳量子点及其对Fe(Ⅲ)的专一识别

以天然物质银杏果为反应起始物,一步水热法快速合成荧光碳量子点,通过透射电镜、红外光谱、X-射线光电子能谱、紫外可见光吸收光谱以及荧光光谱对其进行表征,得出合成的碳量子点具有准球形且尺寸小于10nm,表面上含有羟基及羧基等亲水基团,紫外最大吸收在280nm处,荧光的发射波长具有激发波长依赖性且最强发射波长在425nm。合成的碳量子点具有很好的光学稳定性。在与金属离子作用实验中得出碳量子点对Fe~(3+)具有很好的专一识别,且在1.0~20μmol/L有良好的线性相关性,检出限为0.18μmol/L,可开发作为一种新型的优良Fe~(3+)传感器。     

中空纤维膜反应器结合芬顿试剂脱除燃煤烟气中的Hg~0

将中空纤维膜反应器和芬顿试剂结合脱除烟气中的Hg~0。研究了不同参数以及SO_2、NO和O_2等杂质气体对Hg~0脱除的影响。结果表明:随着H_2O_2浓度、Fe~(2+)浓度、溶液初始pH和温度的增加,Hg~0脱除率先增加后降低,其最佳工作条件是H_2O_2浓度为6 mmol/L,Fe~(2+)浓度为9mmol/L,溶液初始pH为2.5,温度为20℃;增大液气比和通过减小气相流量增大停留时间均对Hg~0脱除有增强作用,当液气比超过0.11时,Hg~0的脱除率不再增加;当气相流量为0.6L/min时,Hg~0脱除率超过85%;SO_2、NO对Hg~0的脱除有抑制作用,O_2对Hg~0的脱除几乎没有影响;还测定出温度20℃下中空纤维膜反应器的比相界面积a=270.29 m-1和传质动力学参数kL=8.13×10~(-4)m/s,kG=0.786×10~(-6)mol/(m~2·s·Pa)。     

GFP遗传改造四膜虫细胞的构建及其对重金属污染的荧光响应

为了获得可用于检测环境中多种重金属污染的遗传改造生物细胞,将具有重金属诱导特性的金属硫蛋白基因MTT1启动子和外源报告基因绿色荧光蛋白gfp的融合序列,通过基因枪法转染嗜热四膜虫细胞。经同源重组和巴龙霉素抗性筛选,获得稳定的GFP遗传改造四膜虫细胞株。该细胞株经Cd~(2+)诱导,MTT1启动子可启动外源基因gfp正确表达,在蓝光激发下可发绿色荧光。GFP遗传改造四膜虫细胞对重金属离子的荧光响应效应由大到小依次为Cd~(2+),Cr~(6+),Hg~(2+);响应浓度范围和具有剂量-效应关系的浓度范围由大到小依次为Cd~(2+),Hg~(2+),Cr~(6+);最低检测限由大到小依次为Cr~(6+),Hg~(2+),Cd~(2+),而对Cu~(2+)无荧光响应效应。因此,GFP遗传改造四膜虫可作为环境中Cd~(2+)、Hg~(2+)和Cr~(6+)污染的生物检测细胞。     

稀土离子掺杂LaAlO_3:RE(RE=Dy~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))荧光粉的发光性能

采用溶胶凝胶法合成La_(1-x)AlO_3:xRE(RE=Dy~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))荧光粉,对样品进行X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光光谱(PL)等表征,探讨稀土离子的掺杂浓度对样品发光性能的影响。研究结果表明,合成的样品为三方晶体结构。在λex=354nm光激发下,Dy~(3+)位于482nm和576nm处的两个发射尖峰,分别归属于4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2的能级跃迁;在λex=454nm光激发下,Ho~(3+)位于545nm处的发射峰,归属于(5S2,5F4)→5I8的能级跃迁;而在λex=381nm光激发下,Er~(3+)在535nm和549nm的两个尖锐峰,分别归属于2 H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的能级跃迁。在合成的样品中,Dy~(3+)的最佳掺杂浓度为x=0.01,荧光体发射白光,Ho~(3+)与Er~(3+)的最佳掺杂浓度均为x=0.015,荧光体均发射绿光。