基本信息
- 項目名稱：
- 熒光光度法檢測鉻離子
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 我們課題組合成了一種帶吡啶基的TPE衍生物，這種熒光分子對三價金屬離子有特殊響應，在含有包括Cr3+離子多種金屬離子的混合溶液中加入熒光分子，即可通過溶液的熒光顏色和強度變化選擇性地、快速地檢測到Cr3+離子的存在，并通過工作曲線確定濃度高低。
- 詳細介紹：
- 我們在學習中了解到Cr3+離子具有限制作物根的生長、影響農產(chǎn)品產(chǎn)量、抑制細胞分裂、對骨細胞合成產(chǎn)生損害甚至會有誘發(fā)基因突變和致癌的可能。目前實驗室檢測鉻含量的方法多數(shù)用于檢測總鉻含量，單獨檢測三價鉻的方法普遍操作繁復，應用范圍較窄。 相比之下，熒光光度法更加直觀，操作簡便，而且同樣具有靈敏度高、檢測限低的優(yōu)點。特別是近年來熒光技術發(fā)展迅速，在化學檢測、生物檢測、醫(yī)療診斷和傳感器等領域得到廣泛應用。但是目前國內外還沒有用熒光技術檢測Cr3+離子的方法。 目前我們實驗室合成了一種帶吡啶基的TPE衍生物，可以在不同酸度的水溶液中發(fā)射出不同顏色和亮度的熒光。相比于眾多過渡金屬和重金屬如（Pb2+、Cd2+、Hg2+、Ag+），除Fe3+離子之外，Cr3+離子最容易水解造成pH值降低。因此，在含有包括Cr3+離子多種金屬離子的混合溶液中加入熒光分子，即可通過溶液的熒光顏色和強度變化選擇性地、快速地檢測到Cr3+離子的存在；并通過工作曲線確定濃度高低，并且我們嘗試將這種熒光物質分散到濾紙中，做成一種類似于pH試紙的可以方便檢測水中鉻離子的試紙，從而將這種方法發(fā)展成為一種簡便易行的、高效率的檢測技術。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 鉻離子對環(huán)境和人體都有著巨大危害，目前檢測方法普遍繁復，不夠直觀。我們課題組合成了一種帶吡啶基的TPE衍生物，這種熒光分子對三價金屬離子有特殊響應，在含有包括Cr3+離子多種金屬離子的混合溶液中加入熒光分子，即可通過溶液的熒光顏色和強度變化選擇性地、快速地檢測到Cr3+離子的存在，并通過工作曲線確定濃度高低。
科學性、先進性及獨特之處
- 1. 能夠單一性的檢測Cr3+離子而不是總鉻； 2. 靈敏度高，鉻離子達到20μmol/L時即可被檢測出來。 3. 不受共存在的二價過渡金屬離子和重金屬離子如鉛、汞、鎘、銀的干擾，具有專一性； 4. 做成試紙等形式，可以進行快速地檢測，可供普通人在生活中直觀檢驗，能夠得到大范圍的推廣。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1.發(fā)展出一種用熒光光度法檢測Cr3+離子的可行路線，方便大眾檢測； 2.該成果的取得在環(huán)境污染物的化學檢測方面具有重要的現(xiàn)實意義； 3.為相關領域的研究奠定了基礎。 4.為熒光檢測技術提供了新思路。
學術論文摘要
- 熒光光度法具有操作簡便、過程直觀、易于現(xiàn)場檢測等優(yōu)點。本文系統(tǒng)地研究了帶吡啶基的四苯基乙烯衍生物熒光分子對不同金屬離子和混合離子的響應，證明其可以在多種金屬離子中有選擇性地檢測三價金屬離子，并且不受其他離子干擾。Cr3+離子對環(huán)境和人體都有著巨大的危害，因此特別針對Cr3+離子我們進行了進一步對照實驗，發(fā)現(xiàn)當其離子濃度達到20μmol/L時就可被此熒光分子檢測出來，觀察到明顯的熒光顏色和強度的變化，從而獲得了一種全新的靈敏方便的檢測Cr3+離子的方法。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 該項目提出的熒光檢測方法具有操作簡便、圖像直觀、易于現(xiàn)場應用的先進性。目前的研究結果已經(jīng)表現(xiàn)出很好的可操作性和較高的靈敏度。因此，該項目的全面完成，將得到具有很高的科學價值和應用前景的新方法新技術。
參考文獻
- [1] 孫景志. 用帶吡啶官能團的四苯基乙烯衍生物在多種金屬離子中無掩蔽檢測M3+離子，全國第八屆有機固體電子過程學術討論會，西安，2010年6月． [2] Hong, Y.; Lam, J.W.Y.; Tang, B. Z. Aggregation-Induced Emission: Phenomenon, Mechanism and Applications. Chem. Commun. 2009, 4332. [3] Zucchero, A.J.; Wilson, J.N.; Bunz, U.H.F. Cruciforms as Functional Fluorophores: Response to Protons and Selected Metal Ions. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11872. [4] Wilson, J.N.; Bunz, U.H.F. Switching of Intramolecular Charge Transfer in Cruciforms: Metal Ion Sensing. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4124. [5] Ast, S.; Muller, H.; Flehr, R.; Klamroth, T.; Walz, B.; Holdt, H.-J. High Na+ and K+-induced fluorescence enhancement of a p-conjugated phenylaza-18-crown-6-triazol-substituted coumarin fluoroionophore. Chem. Commun., 2011, 47, 4685. [6] Zhou, X.; Jin,X.; Li, D.; Wu, X. Selective detection of zwitterionic arginine with a new Zn(II)-terpyridine complex: potential application in protein labeling and determination. Chem. Commun., 2011, 47, 3921.
同類課題研究水平概述
- 熒光分析法具有直觀，操作簡便，靈敏度高、檢測限低的優(yōu)點，已經(jīng)在化學檢測、生物檢測和太陽能電池、LED等先進光電功能材料的評價等領域得到廣泛應用。用于化學或生物檢測的基本原理是如下：首先尋找一種熒光生色團，通過化學方法在生色團上連接能夠與被檢測物發(fā)生特殊相互作用的官能團，從而得到熒光試劑；然后，將適量的被檢測物與合成的熒光試劑混合，因為而這之間的特殊相互作用引起熒光生色團的電子結構變化，所以熒光光譜（發(fā)光顏色、強度等）也發(fā)生變化；在此基礎上，建立起熒光光譜變化與被檢測物濃度變化之間的關系，得到工作曲線或者建立標準數(shù)據(jù)庫；最后，利用工作曲線和數(shù)據(jù)庫，對其它含未知濃度的待檢測物的樣品進行檢測。 金屬離子的檢測一般是通過金屬離子與特定的絡合/螯合試劑實現(xiàn)的。帶有絡合/螯合基團的熒光分子與相應的金屬離子發(fā)生作用后，能引起熒光光譜的變化，從而使金屬離子得以檢測。這種方法在許多過渡金屬離子如Pb2+、Cd2+、Hg2+等的檢測中有很多高水平的研究報道，顯示了良好的應用前景。Cr3+離子具有若干生物功能，過量攝入限制作物根的生長、抑制細胞分裂、對骨細胞合成產(chǎn)生損害甚至有致癌的可能。但是，由于目前沒有與Cr3+離子進行有效絡合/螯合的試劑，因此用于重金屬離子檢測的熒光技術對Cr3+離子不適用。目前檢測鉻含量的傳統(tǒng)方法主要有：紫外光譜法、電化學分析法、高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼光度法（總鉻）、火焰原子吸收法（總鉻）、硫酸亞鐵銨容量法（總鉻）等，紫外光譜法靈敏度較高，應用范圍廣，但過程不夠直觀；電化學分析法準確度高，測量范圍寬，儀器設備較為簡單，但選擇性差；火焰原子吸收法準確度較高，但操作復雜，容易受到干擾；硫酸亞鐵銨容量法選擇性較強，但較為費時、過程繁雜，精度不夠理想；高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼光度法為目前化驗室最常用檢測方法，但操作條件較為苛刻，顯色物穩(wěn)定性差。且在這些測量方法中，多用于檢測總鉻含量，單獨檢測三價鉻的方法普遍操作較為繁復，應用范圍較窄。 本作品的目標就是探索用熒光技術檢測Cr3+離子的可行性，闡明其工作原理，建立一種新的檢測方法。
