CN103776808A - 一种检测羟基自由基浓度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测羟基自由基浓度的方法。本发明的技术方案将捕获剂Ce³⁺加入羟基自由基产生的体系中，捕获剂Ce³⁺被体系中所产生的羟基自由基氧化生成Ce⁴⁺，通过捕获剂Ce³⁺的荧光强度变化测定所述捕获剂Ce³⁺浓度的降低量，便可间接定量测定所产生的羟基自由基的浓度。本发明的技术方案提供了一种简单易行、准确可靠、反应途径唯一、反应产物单一的羟基自由基浓度检测方法，不仅检测成本较低，而且可以广泛适用于各种产生羟基自由基的体系，尤其适用于超声体系。

Description

一种检测羟基自由基浓度的方法

技术领域

本发明涉及一种检测羟基自由基浓度的方法，尤其涉及一种以Ce³⁺为捕获剂的检测羟基自由基浓度的方法。

背景技术

羟基自由基(·0H)是一种氧化能力很强的自由基，具有高度活性，可以通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径无选择地直接与各种有机化合物作用，将有机化合物降解为二氧化碳、水和其他无害物质。因此，将羟基自由基应用于处理环境污染物时具备反应速度快、氧化效率高、无污染等特点。但由于羟基自由基的反应活性大，寿命短，存在浓度低，导致它的检测存在一定的难度。

目前，检测羟基自由基的方法主要有电子自旋共振法、高效液相色谱法、化学发光法、分光光度法和荧光分析法等，通过直接或间接方法测定羟基自由基的浓度。其中电子自旋共振法、高效液相色谱法所用仪器昂贵，操作复杂，一般实验室难以应用。相比其他方法，荧光分析法凭借其仪器简单、操作方便、灵敏度高、分辨时间段等特点，被广泛应用于羟基自由基的检测。

申请号为CN101413896A、CN101241076A的发明专利分别公开了两种羟基自由基浓度的测定方法。前者提供了一种制备荧光分子探针的方法，并将其应用于测定羟基自由基，该方法灵敏度高、选择性好且对仪器要求不高，然而该方法使用的是自制备的探针，成本较高，测定机理复杂，影响测定准确度的因素多，不适宜广泛应用。后者以对苯甲酸钠盐为捕获剂，采用荧光分析法测定了在羟基自由基产生体系的环境pH<12或羟基自由基产生体系的溶液对电导率有求的情况下的羟基自由基浓度，该方法不仅具备了前一种方法的优点，同时克服了它的缺点，但是捕获剂与羟基自由基的反应途径不是唯一的，反应之后的羟基化产物种类较多，从而也限制了该方法的使用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测羟基自由基浓度的方法，解决了现有技术中羟基自由基浓度检测方法过程麻烦、成本较高、且难以广泛使用的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种检测羟基自由基浓度的方法，包括以下步骤：

（1）配置不同浓度的Ce³⁺标准溶液，用荧光分光光度计测定所述各个浓度的Ce³⁺标准溶液的发射光谱，所述发射光谱横坐标为所述Ce³⁺标准溶液的荧光波长，纵坐标为所述Ce³⁺标准溶液的荧光强度；

（2）根据所述发射光谱，选择波峰对应的荧光波长数值，并绘制所述荧光波长数值处，Ce³⁺标准溶液的浓度和所述荧光强度对应关系的标准曲线；

（3）实际测定时将捕获剂Ce³⁺过量加入羟基自由基产生的体系中，所述捕获剂Ce³⁺与体系中的羟基自由基反应后氧化生成Ce⁴⁺，采用荧光分光光度计检测所述反应溶液，得到所述反应溶液的发射光谱；

（4）根据所述反应溶液的发射光谱，得到步骤（2）中确定的荧光波长数值对应的荧光强度，并通过步骤（2）绘制的标准曲线得到反应溶液中剩余捕获剂Ce³⁺的浓度，计算得到反应消耗的捕获剂Ce³⁺的浓度，即得到所述羟基自由基的浓度。

进一步，步骤（1）和步骤（3）中，测定所述发射光谱时采用的荧光最大激发波长为250nm。

进一步，步骤（2）和步骤（4）中，波峰对应的荧光波长数值为366nm。

进一步，所述Ce³⁺标准溶液的浓度范围为0～5×10^-4mol/L。

本发明的有益效果是：本发明的技术方案提供了一种简单易行、准确可靠、反应途径唯一、反应产物单一的羟基自由基浓度检测方法，不仅检测成本较低，而且可以广泛适用于各种产生羟基自由基的体系，尤其适用于超声体系。

附图说明

图1为本发明检测羟基自由基浓度的方法流程图；

图2为本发明实施例1反应溶液的发射光谱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明羟基自由基浓度的检测方法的原理是：在羟基自由基产生的体系中，Ce³⁺与体系中所产生的羟基自由基反应氧化成Ce⁴⁺，由于Ce³⁺具有稳定的荧光性质而Ce⁴⁺没有荧光，当使用荧光分光光度计测定时，根据荧光强度变化情况得到消耗的Ce³⁺的浓度，即为羟基自由基的浓度。本发明羟基自由基检测范围为2.5×10^-6mol/L～3.5×10^-4mol/L，期检测下线可达5×10^-7mol/L。

反应方程式见下：

Ce³⁺+·0H→Ce⁴⁺+OH^-

图1为本发明羟基自由基浓度检测方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：

S101配置不同浓度的Ce₂(SO₄)₃标准溶液，每次取2～3mL标准溶液，用荧光分光光度计测定所述各个浓度的Ce₂(SO₄)₃标准溶液的发射光谱，所述发射光谱横坐标为所述Ce₂(SO₄)₃标准溶液的荧光波长，纵坐标为所述Ce₂(SO₄)₃标准溶液的荧光强度；所述发射光谱测定过程中，激发荧光的最大激发波长为250nm。所述Ce₂(SO₄)₃标准溶液浓度范围为0～5.0×10^-4mol/L，可以选取6个不同的浓度：0mol/L、0.5×10^-4mol/L、1×10^-4mol/L、2×10^-4mol/L、3×10^-4mol/L、4×10^-4mol/L、5×10^-4mol/L。

Ｓ102根据不同浓度的Ce₂(SO₄)₃标准溶液的发射光谱，测得不同浓度下366nm波长处的荧光强度，并绘制所述Ce₂(SO₄)₃标准溶液的浓度和所述荧光强度对应关系的标准曲线，所述标注曲线的纵坐标为测得的荧光强度，所述标注曲线的横坐标为Ce₂(SO₄)₃标准溶液的浓度；所述366nm为所述发射光谱中波峰对应的荧光波长。

S103将捕获剂Ce₂(SO₄)₃标准溶液过量的加入羟基自由基产生的体系中，反应2～10min后，取出2～3mL反应溶液，采用最大激发波长为250nm对所述反应溶液进行激发，并采用荧光分光光度计检测所述反应溶液，得到所述反应溶液的发射光谱。

S104在366nm处采集所述反应溶液的发射光谱的荧光强度，并通过绘制的标准曲线得到反应溶液中剩余捕获剂Ce₂(SO₄)₃的浓度，计算得到反应消耗的捕获剂Ce₂(SO₄)₃的浓度，所述羟基自由基的浓度即为所消耗的捕获剂Ce₂(SO₄)₃的浓度的2倍。

具体实施例1

对超声体系生成的羟基自由基浓度进行测定，具体步骤如下：用容量瓶配置2.5×10^-3mol/L浓度的Ce₂(SO₄)₃浓度250mL，将其倒入干净的超声波仪器槽内，超声2～10min。使用荧光分光光度计测定溶液荧光性，得到荧光强度，通过绘制的标准曲线得到溶液中剩余的Ce₂(SO₄)₃浓度，计算得到反应了的Ce₂(SO₄)₃浓度，2倍Ce₂(SO₄)₃浓度即为羟基自由基的浓度。测定结果为：超声2min后，溶液中羟基自由基的浓度为1.12×10^-3mol/L；超声4min后，溶液中羟基自由基的浓度为2.34×10^-3mol/L，超声6min后，溶液中羟基自由基的浓度为3.40×10^-3mol/L，超声8min后，溶液中羟基自由基的浓度为4.48×10^-3mol/L，如图2所示。

本发明的技术方案提供了一种简单易行、准确可靠、反应途径唯一、反应产物单一的羟基自由基浓度检测方法，不仅检测成本较低，而且可以广泛适用于各种产生羟基自由基的体系，尤其适用于超声体系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种检测羟基自由基浓度的方法，包括以下步骤：

（1）配置不同浓度的Ce³⁺标准溶液，用荧光分光光度计测定所述各个浓度的Ce³⁺标准溶液的发射光谱，所述发射光谱横坐标为所述Ce³⁺标准溶液的荧光波长，纵坐标为所述Ce³⁺标准溶液的荧光强度；

（2）根据所述发射光谱，选择波峰对应的荧光波长数值，并绘制所述荧光波长数值处，Ce³⁺标准溶液的浓度和所述荧光强度对应关系的标准曲线；

（3）实际测定时将捕获剂Ce³⁺过量加入羟基自由基产生的体系中，所述捕获剂Ce³⁺与体系中的羟基自由基反应后氧化生成Ce⁴⁺，采用荧光分光光度计检测所述反应溶液，得到所述反应溶液的发射光谱；

（4）根据所述反应溶液的发射光谱，得到步骤（2）中确定的荧光波长数值对应的荧光强度，并通过步骤（2）绘制的标准曲线得到反应溶液中剩余捕获剂Ce³⁺的浓度，计算得到反应消耗的捕获剂Ce³⁺的浓度，即得到所述羟基自由基的浓度。

2.根据权利要求1所述的一种检测羟基自由基浓度的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中，测定所述发射光谱时采用的荧光最大激发波长为250nm。

3.根据权利要求1或2所述的一种检测羟基自由基浓度的方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（4）中，波峰对应的荧光波长数值为366nm。

4.根据权利要求3所述的一种检测羟基自由基浓度的方法，其特征在于：所述Ce³⁺标准溶液的浓度范围为0～5×10^-4mol/L。

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