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一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法

2023-05-27 07:31:01

專利名稱:一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法
一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法技術領域
本發明屬於毒性元素檢測的技術領域,尤其涉及一種利用磷化銦(InP)量子點螢光探針在水相、有機相中檢測鎘離子的方法。
背景技術:
鎘及其化合物擁有著令人生畏的毒性,日常生活中,鎘的主要汙染源是來自電鍍、 採礦、冶煉、染料、電池、軍工產業和化學工業等排放的廢水。鎘會對呼吸道產生刺激,可造成化學性肺炎,鎘化合物不易被腸道吸收,但可經呼吸被體內吸收,積存於肝或腎臟造成危害,尤以對腎臟損害最為明顯,表現為腎小管回收功能障礙,還可導致骨質疏鬆和軟化,嚴重的可造成死亡。
目前,檢測鎘離子的方法有原子吸收分光光度法、雙硫腙比色法和離子選擇電極法。原子吸收方法儀器昂貴,雙硫腙比色法與離子選擇電極法操作步驟繁瑣、分析時間較長。而且上述方法多為測定水中存在的鎘離子,對於有機相中存在的鎘的化合物目前未見文獻報導。發明內容
本發明要解決的技術問題是,克服現有技術檢測鎘離子的方法存在的不足,提供一種操作簡單、檢測靈敏度高、選擇性好、應用範圍廣泛的鎘離子檢測方法。
本發明的技術問題通過以下技術方案解決
一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法,其特徵在於,將磷化銦(InP)螢光探針有機溶液加入到待測樣品中,當待測樣品與InP螢光探針有機溶液不相溶時,要使加入的InP螢光探針有機溶液中InP螢光探針的濃度>1. 39X 10_5mOl/L,待測樣品和InP 螢光探針溶液的體積比例沒有要求;當待測樣品與InP螢光探針有機溶液互溶時,要使互溶後的混合溶液中InP螢光探針的濃度>1. 39 X10^5moI/L ;如果待測樣品或InP螢光探針有機溶液呈綠色螢光,則說明待測樣品含鎘離子。
所述的InP螢光探針有機溶液,可以是製備好的InP螢光探針原溶液,也可以是將製備好的InP螢光探針原溶液用非極性有機溶劑稀釋後得到的溶液。
所述的非極性有機溶劑可以是甲苯、氯仿、正己烷、環己烷等。
所述的InP螢光探針原溶液,可以按照現有技術製備,現有技術可以參見論文 J. Am. Chem. Soc, 2007, 129,15432。也可按以下方法製備首先將醋酸銦與十四酸加入到十八烯中,升溫至100°C,其中醋酸銦與十四酸的摩爾比為1:3,十八烯的用量為每mol醋酸銦使用50L ;在氮氣保護下升溫至188°C,注入濃度為O. 2mol/L3-(三甲基矽基)磷的十八稀溶液與辛胺,使注入的 辛胺與醋酸銦的摩爾比為12:1,注入的磷與醋酸銦的摩爾比為1:1 ;保持溫度178°C反應15分鐘,得到濃度為8. 5X 10_4mol/L的InP量子點螢光探針原溶液。
所述的待測樣品或InP螢光探針有機溶液呈綠色螢光,可以用肉眼觀測,也可以用螢光分光光度計檢測,螢光強度越大,說明樣品中鎘離子的濃度越高。
本發明的「一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法」具有以下有益效果:
1、檢測靈敏度高,lnmol/L濃度的鎘離子仍能檢測出來。
2、選擇性突出。
3、操作簡單,應用範圍廣泛,在水溶液和有機相中均能檢測。
4、檢測所用的納米磷化銦量子點製備簡單,方法成熟。


圖1是本發明的納米InP螢光探針在有、無鎘離子條件下的發射光譜。
圖2是本發明的納米InP螢光探針與多種金屬離子混合後的照片,按從左到右的順序,樣品中分別含 Ag+,Zn2+,Pb2+,Cu2+,Cd2+,Hg2+,Ba2+,Mg2+,Ca2+,Ni2+,Cr3+,Fe3+,其中只有含 Cd2+離子的照片(左數第5張)中可見綠色螢光。
圖3是實施例6的三份原始樣品照片,按從左至右的順序,分別為純淨水、受鎘離子汙染的河水和混合了受鎘離子汙染的土壤的純淨水。
圖4是實施例6的加入納米InP螢光探針後的三份樣品的照片,其中純淨水樣品無綠色螢光,其餘兩樣品均可見綠色螢光。
圖5是實施例7的含鎘離子的色拉油樣品照片,左邊樣品未加納米InP螢光探針, 右邊樣品中加入了納米InP螢光探針,右邊樣品明顯呈綠色螢光。
圖6是實施例9的不同濃度鎘離子的甲苯溶液加入納米InP螢光探針的發射光譜圖。
圖7是實施例9的鎘離子濃度與螢光強度的關係曲線。
具體實施例方式
實施例1 :首先將醋酸銦與十四酸加入到十八烯中,升溫至100°C,其中醋酸銦與十四酸的摩爾比為.1:3,十八烯的用量為每mol醋酸銦使用50L ;在氮氣保護下升溫至 188°C,注入濃度為O. 2mol/L3-(三甲基矽基)磷的十八稀溶液與一定量辛胺,使注入的磷與醋酸銦的摩爾比為1:1,注入的辛胺與醋酸銦的摩爾比為.12:1 ;保持溫度178°C反應15 分鐘,可以得到濃度為8. 5X 10_4mOl/L的納米InP螢光探針原溶液。
實施例2 :取O. 5mL實施例1製備的納米InP螢光探針原溶液(約含4. 25 X IO^mmol InP粒子)稀釋到3mL氯仿中測定發射光譜,測定之後再向其中加入一定量的油酸鎘,使混合液中鎘離子濃度為lmmol/L,再次測定其發射光譜,結果見圖1。本發明所述的納米InP 量子點螢光探針在400nm激發,自身沒有螢光信號,遇鎘離子會呈綠色螢光,肉眼可辨。
實施例3 :取6mL實施例1製備的納米InP螢光探針原溶液(約含51X 10_4mmol InP粒子)稀釋到12mL環已烷中,平分成12份後分別加入到濃度均為IOnmoI/L的Ag+,Z n2+,Pb2+,Cu2+,Cd2+,Hg2+,Ba2+,Mg2+,Ca2+,Ni2+,Cr3+ 和 Fe3+ 的 ImL 水溶液中,結果見圖 2,只有含有鎘離子的溶液上方的InP螢光探針環已烷溶液發綠色螢光,在InP螢光探針濃度高達.2.83X10_4mol/L情況下,除遇Cd2+外,遇其它離子仍無螢光,說明本發明所述的檢測方法具有很高的選擇性。
實施例4 -M O.1mL實施例3配製的InP螢光探針環已烷溶液,加入到ImL實施例 3配製的鎘離子的水溶液中,仍能明顯觀測到InP螢光探針環已烷溶液呈綠色螢光。
實施例5 :取ImL實施例3配製的InP螢光探針的環已烷溶液,加入到O.1mL實施例3配製的鎘離子的水溶液中,也能明顯觀測到InP螢光探針環已烷溶液呈綠色螢光。
實施例6 :取三份待測樣品,分別為Iml純淨水、Iml受鎘離子汙染的河水和Iml 混合了受鎘離子汙染的土壤的純淨水(如圖3);取O. 05mL實施例1製備的納米InP螢光探針原溶液(約含4. 25X 10^5mmol InP粒子)稀釋到3mL正己烷中,稀釋後InP螢光探針的濃度約為1. 393X 10_5mol/L,平分成3份後分別加入到上述三份待測樣品中,純淨水樣品不發光,另外兩份樣品均有明顯綠光,(如圖4),說明本發明實際應用性強,應用範圍廣泛,方法本身簡單直接,便於檢測。
實施例7 :配製ImL的濃度為10_5mol/L的鎘離子的色拉油溶液,向該溶液中滴入 O. 5mL實施例1製備的InP螢光探針原溶液(約含4. 25 X 10^4mmol InP粒子),可以觀測到溶液明顯地發出綠光(如圖5)。說明在油相溶液中,本發明所述的檢測方法可以很方便地檢測油相中的鎘離子。
實施例8 :將實施例7中InP螢光探針原溶液的用量換成O. 05mL (約含4.25X 10^5mmol InP粒子),同時將含鎘離子的色拉油的用量換成3mL,其它條件不變,也可觀測到樣品呈綠色螢光。
實施例9 :配製4份不同濃度鎘離子的甲苯溶液,體積均為3ml,鎘離子濃度分別為1000nmol/L、100nmol/L、10nmol/L和lnmol/L。然後向4份溶液中各加入O. 5mL實施例1製備的InP螢光探針原溶液(約含4. 25 X 10^4mmol InP粒子),測定各甲苯溶液的螢光 光譜,結果發現隨著鎘離子濃度的降低,溶液的螢光強度也在下降,測得的螢光信號在不斷減弱,但是在lnmol/L時依然能夠得到比較明顯的螢光信號(如圖6),說明本發明所述的檢測方法具有很高的檢測靈敏度。
根據本實施例得到的不同鎘離子濃度條件下所測得的螢光強度值,繪製一條標準曲線(見圖7),在一定的鎘離子濃度範圍內,可以實現樣品中鎘離子濃度數量級的定量檢測。
權利要求
1.一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法,其特徵在於,將磷化銦螢光探針有機溶液加入到待測樣品中,當待測樣品與InP螢光探針有機溶液不相溶時,要使加入的InP螢光探針有機溶液中InP螢光探針的濃度>1. 39X 10_5mol/L ;當待測樣品與InP螢光探針有機溶液互溶時,要使互溶後的混合溶液中InP螢光探針的濃度>1. 39X10_5mol/L ;如果待測樣品或InP螢光探針有機溶液呈綠色螢光,則說明待測樣品含鎘離子。
2.根據權利要求1所述的一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法,其特徵在於所述的InP螢光探針有機溶液,是製備好的InP螢光探針原溶液或InP螢光探針原溶液用非極性有機溶劑稀釋後得到的溶液。
3.根據根據權利要求2所述的一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法,其特徵在於所述的非極性有機溶劑是甲苯、氯仿、正己烷或環己烷。
4.根據根據權利要求2所述的一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法,其特徵在於所述的InP螢光探針原溶液,是按以下方法製備的首先將醋酸銦與十四酸加入到十八烯中,升溫至100°C,其中醋酸銦與十四酸的摩爾比為1:3,十八烯的用量為每mol醋酸銦使用50L ;在氮氣保護下升溫至188°C,注入濃度為0. 2mol/L3-(三甲基矽基)磷的十八稀溶液與辛胺,使注入的辛胺與醋酸銦的摩爾比為12: 1,注入的磷與醋酸銦的摩爾比為1:1 ;保持溫度178°C反應15分鐘,得到濃度為8. 5X 10_4mol/L的InP量子點螢光探針原溶液。
5.根據根據權利要求1或2所述的一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法,其特徵在於所述的待測樣品或InP螢光探針有機溶液呈綠色螢光,是用肉眼觀測,或用螢光分光光度計檢測的。
全文摘要
本發明的一種基於納米磷化銦螢光探針的鎘離子檢測方法屬於毒性元素檢測的技術領域。利用InP螢光探針遇鎘離子激發綠色螢光的原理,將InP螢光探針有機溶液直接加入到待測樣品中,根據InP螢光探針有機溶液有無綠色螢光即可判斷樣品中是否含鎘離子。本發明提供了一種操作方便、應用廣泛、檢測靈敏度高、選擇性強的鎘離子檢測方法,能夠檢測到水相、有機相液體或濾液中的鎘離子,檢測出的最低鎘離子濃度為1nmol/L。
文檔編號G01N21/64GK103033494SQ20121057117
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者解仁國, 李冬澤, 楊文勝 申請人:吉林大學

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