汞(Ⅱ)荧光薄膜传感器的制备及性能研究

为实现对Hg~(2+)的快速检测,以罗丹明B为识别基团,设计并合成了一种Hg~(2+)荧光薄膜传感器,其与Hg~(2+)络合后荧光显著增强。随着Hg~(2+)浓度的不断升高,荧光薄膜传感器在550 nm处的吸收逐渐增强。同时,在0.1"0.9μmol/L Hg~(2+)浓度范围内,580 nm处荧光强度与Hg~(2+)浓度呈良好的线性关系(R=0.990 8)。荧光薄膜传感器对Hg~(2+)的检测限为4.3 pmol/L,常见的其他8种金属离子的存在对Hg~(2+)的检测无明显干扰。该方法便捷、快速、灵敏度高,可用于水溶液中Hg~(2+)的痕量检测。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

含有噻吩基团铕配合物Eu(DBM)3(PMS)的制备及其作为汞离子传感器的性质研究

稀土有机无机杂化物因为具有稀土离子强的荧光发射强度、长的荧光寿命、高的量子产率使其在传感材料方面得到了广泛的应用,对它的研究也日益受到关注.铕配合物就是一类优异的发光材料,而稀土配合物的发光性能和配体结构有很大关系,提高其发光性能的办法主要集中于分子设计.依据分子设计思想,将孔穴传输基团噻吩引入双齿含氮配体中,与铕配位形成一种三元配合物Eu(DBM)_3PMS.以红外元素分析加以表征,并研究了化合物的光物理性质,以及对汞离子的传感性能.含铕化合物的发光溶液对Hg~(2+)极为敏感,极少量的Hg~(2+)都会导致发光溶液的荧光猝灭,做到紫外灯下可视分辨,可作为一种潜在的光化学传感材料.     

新型咪唑[4,5-f][1,10]邻菲啰啉衍生物的合成及对Zn~(2+)荧光识别

邻菲啰啉二酮(1)在醋酸与醋酸铵的作用下与芳香醛通过脱水缩合构筑咪唑环,首次合成了3个新型芳基咪唑化合物(3a~3c).利用IR和1 H NMR等对目标分子3进行了结构表征.首次探究了11种金属离子对目标产物3的荧光猝灭,选取了包括主族和副族的11种金属离子Ca~(2+)、Cr~(3+)、Hg~(2+)、Al~(3+)、Mn~(2+)、Na+、Pb~(2+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(2+).通过荧光测试研究了金属离子的荧光猝灭现象,并通过经典的方法计算出了荧光猝灭系数KSV.研究结果表明:Zn~(2+)对配体3a、3b、3c均产生优良的猝灭效果,并产生红移,因此可对Zn~(2+)进行荧光识别.荧光猝灭系数KSV的计算结果表明,金属离子的最低检出限可达10~(-5)mol/L.利用产生荧光猝灭现象可以广泛应用于金属离子荧光探针识别,从而达到检测金属离子的目的.因此,目标产物可作为Zn~(2+)的荧光探针.     

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.     

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。     

壳聚糖/硅藻土复合材料的制备及其对Hg~(2+)吸附

以硅藻土与壳聚糖为原料,戊二醛作为交联剂,制备了一种复合吸附材料,研究了其对水中Hg~(2+)的吸附性能,探讨了复合吸附材料的配比、Hg~(2+)初始浓度、吸附材料的质量与吸附时间等因素对Hg~(2+)吸附性能的影响.研究表明,随着硅藻土含量的增加,对应Hg~(2+)的吸附容量与去除率均下降;此外,随着Hg~(2+)初始浓度的提高,其去除率降低,而吸附容量却提高;增加吸附剂的质量,Hg~(2+)的吸附容量与去除率也相应增加;当吸附时间在45 min以内,对应的吸附容量与去除率随吸附时间的增加而提高,当吸附时间超过45 min后,吸附容量与去除率基本不变.     

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.     

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.     

新型BODIPY荧光探针的光谱性能研究

设计合成了一种新型的BODIPY近红外荧光探针分子1,并采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱研究了其对各种金属离子的响应.结果表明:在乙腈溶液中,采用630nm激发波长时,在所有的检测金属离子(Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Ba2+,Cu2+,Zn2+,Cd2+,Fe2+,Pb2+,Ni 2+,Co2+,Hg2+,Ag+)中,1对Cu2+具有高度选择性;Cu2+的加入导致1的乙腈溶液在636nm处显示一个很强的红色吸收峰,在662nm处显示一个很强的荧光发射峰;同时,由于发生了显著的颜色变化,1也可以作为对Cu2+的比色传感器.     

以大孔球状聚氯乙烯为骨架的多乙烯多胺树脂的合成及其吸附性能研究

采用新型的大孔球状聚氯乙烯与乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺反应,合成多乙烯多胺树脂,并研究了多乙烯多胺树脂对Au~(3+)、Ag~+、Hg~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)等金属离子的吸附性能。结果表明,多乙烯多胺树脂对Ag~+、Hg~(2+)的吸附容量较高,吸附率也较高,分别达97.1％和98.4％,对Cu~(2+)的吸附容量次之,对Zn~(2+)、Pb~(2+),Cd~(2+)的吸附容量较低。该树脂对Hg~(2+)、Ag~+的吸附选择性较好,对Au~(3+)的动态吸附率达98.2％。因此多乙烯多胺树脂具有一定的应用前景。     

高半胱氨酸-罗丹明探针可视化检测水溶液中Hg~(2+)

基于硫原子的亲汞性,通过引入高半胱氨酸(Hcy)为识别基团,制备了一种新型的Hg~(2+)荧光探针Hcy-Rh6G2,并命名为2-(((3,6-二乙氨基-2,7-二甲基-3-氧螺环[异吲哚-1,9-咕口屯]-2-酰基)-亚氨基)亚乙基胺)-4-巯基丁酸.考察了探针Hcy-Rh6G2的紫外-可见吸收光谱及其对常见离子的选择性测试.结果表明:在HEPES缓冲溶液中,高半胱氨酸中的硫基与Hg~(2+)结合,会发生脱硫水解反应,使溶液由无色变成粉红色,实现了可视化检测,该识别受常见金属阳离子和阴离子的干扰较小,对Hg~(2+)的识别过程不可逆,当CH_3OH/HEPES的体积比在1∶1时,紫外吸收强度已经接近最大.能运用于环境中高灵敏,高选择性地检测Hg~(2+).