CN110484242B - 一种检测水中三价铁离子的荧光探针及其制备和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测水中三价铁离子的荧光探针及其制备和检测方法，所述探针分子式为C₆₀H₆₀N₄₀O₂₀@C₂₂H₂₄N₂O₁；所述荧光探针是由十元瓜环水溶液和N‑(3‑氨基丙基)‑4‑(芘‑1‑基)丁酰胺水溶液制备而成；识别方法是以权利要求4所述荧光探针溶液作为检测试剂，向荧光探针溶液中加入待测水，静置10‑20min，以固定激发波长332nm进行荧光发射光谱测定，并绘制激发出的该激光波长处的荧光强度的变化曲线；根据曲线计算荧光探针溶液中加入待测水前后对应390nm和488nm下的荧光发射光谱强度变化值ΔI，即可对水中的三价铁进行检测。本发明的荧光探针能够对水中三价铁离子进行检测，且检测速度快，选择性高，成本低，操作简单。

Description

一种检测水中三价铁离子的荧光探针及其制备和检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测水中三价铁离子的试剂及其制备和检测方法，特别是一种检测水中三价铁离子的荧光探针及其制备和检测方法。

背景技术

铁是所有生命体内不能缺少的必要元素也是动植物体内需要的微量元素，它参与构成了生物体内的多种酶与蛋白质。就人体而言，缺铁会影响血红蛋白、肌红蛋白的合成，可使某些酶的活性降低，从而导致免疫力低下、智力降低、贫血症等等。其中铁离子(II，III)是铁元素的主要存在形式。铁离子能够络合多种蛋白，铁离子的不足与过量都会影响细胞的存活和生长。铁缺乏症确认、铁离子的检测在生命科学、环境科学、化学等领域都有重要的意义，因此，要快速准确地检测微量的铁离子显得尤为重要。

目前，检测Fe³⁺的方法主要是原子光谱法，包括电感耦合等离子体原子发射法(ICP-AES)、原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。虽然这些方法具有高灵敏度和良好选择性的优点，但是这些检测方法存在耗时长、需要大型实验设备和样品前处理过程复杂的缺点，因此，限制了这些检测方法的广泛使用。相比较而言，荧光检测法因为其检测方法简单、灵敏度高等特点受到了关注。因此，发展灵敏度高的Fe³⁺荧光探针显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种检测水中三价铁离子的荧光探针及其制备和检测方法。本发明的荧光探针能够对水中三价铁离子进行检测，且检测速度快，选择性高，成本低，操作简单。

本发明的技术方案：一种检测水中三价铁离子的荧光探针，分子式为C₆₀H₆₀N₄₀O₂₀@C₂₂H₂₄N₂O₁，结构式为：

前述的检测水中三价铁离子的荧光探针的制备方法，所述荧光探针是由十元瓜环水溶液和N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺水溶液制备而成。

前述的检测水中三价铁离子的荧光探针的制备方法，所述制备的具体方法是：将十元瓜环加水溶解，得溶液A；将N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺加水溶解，得溶液B；将溶液A和溶液B混合，控制十元瓜环和N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺的摩尔比为1:1，常温反应即可制得荧光探针溶液。

前述的检测水中三价铁离子的荧光探针的制备方法，所述荧光探针溶液的浓度为2×10^-5mol/L。

一种检测水中三价铁离子的的方法，是以权利要求4所述荧光探针溶液作为检测试剂，向荧光探针溶液中加入待测水，静置10-20min，以固定激发波长332nm进行荧光发射光谱测定，并绘制激发出的该激光波长处的荧光强度的变化曲线；根据曲线计算荧光探针溶液中加入待测水前后对应390nm和488nm下的荧光发射光谱强度变化值ΔI，即可对水中的三价铁进行检测。

前述的检测水中三价铁离子的的方法，当加入待测水前后对应390nm和488nm下的荧光发射光谱若强度明显减弱，则表明待检测水中含有三价铁离子，否则不含。

本发明的有益效果

本发明制得的荧光探针是一种新型的探针，能够对水中的三价铁离子进行检测。由于是荧光探针检测，因此，本发明的检测方法具有检测速度快，成本低，操作简单的优点。

此外，实验过程中发现在参与试验的36种金属离子中，本发明的荧光探针只对三价铁离子和银离子具有响应，说明本发明的荧光探针具有选择性强的优点。同时，根据荧光强度变化的不同可以对待测水中三价铁离子进行定量的检测，具有定量检测的优点。

向本发明制得的浓度为2.0×10^-5mol/L的荧光探针标准溶液中加入不同体积分数的含有三价铁离子的溶液进行检测，检测结果如图8所示。可以利用该图制作标准曲线见图8，计算得到检出限为5.51×10^-4mol/L其中要注意的是三价铁离子响应的线性范围为(2.0-220.0)×10^-5mol/L。

附图说明

附图1为十元瓜环和N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺的荧光光谱图。其中：a、b是由摩尔比法配制的一系列溶液，并利用origin软件进行数据处理得到的光谱图；c用同JOB法配制的一批配溶液，利用origin软件进行数据处理得到的荧光光谱图；

附图2为十元瓜环和N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺核磁滴定及包结模式图((i)PBA；(ii)PBA:Q[10]＝1：0.25；(iii)PBA:Q[10]＝1：0.50(iv)PBA:Q[10]＝1：1.00；(v)PBA:Q[10]＝1：1.25；(vi)PBA:Q[10]＝1：1.50)；

附图3为本发明探针对第一主族金属离子特异性选择荧光图；

附图4为本发明探针对第二主族金属离子特异性选择荧光图；

附图5为本发明探针对部分过渡金属离子特异性选择荧光图；

附图6为本发明探针对镧系金属离子特异性选择荧光图；

附图7为本发明探针对第一主族、第二主族、镧系以及部分过渡金属离子特异性选择比色皿荧光对比图；

附图8为探针标准溶液加入不同浓度含有三价铁离子的溶液时的荧光滴定光谱曲线及曲线分析；

附图9为探针标准溶液加入含有三价铁离子的溶液时的荧光滴定检出限。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例

实施例1：检测水中三价铁离子的荧光探针，制备的具体方法如下：

1)取十元瓜环，然后加水溶解，得浓度为1×10^-4mol/L溶液A，；

2)取N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺，然后加水溶解，得浓度为1×10^-3mol/L溶液B；

3)将溶液A和溶液B按摩尔比1：1混合，然后常温下反应即可制得浓度为2×10^{- 5}mol/L探针溶液。

实施例2：检测方法中操作是：

(1)标准曲线的测定：

取10mL容量瓶7个，每瓶加入1.0×10^-4mol/L荧光探针溶液1000μL后，分别准确加入2.00×10^-1mol/L三价铁离子标准溶液0μL、1.0μL、2.0μL、3.0μL、4.0μL、5.0μL、6.0μL，用pH＝7的二次水溶液定容摇匀，室温放置10-20min后，固定激发波长332nm进行荧光发射光谱测定，以三价铁离子浓度为横坐标，390nm处探针荧光发射强度(I₀)与加入不同浓度三价铁离子荧光发射强度(I)的差值(ΔI)为纵坐标，绘制标准曲线。由标准曲线的斜率以及测定10次空白值的标准偏差，计算荧光探针检测三价铁离子的检出限，见图9。

(2)样品检测：

取含有三价铁离子，但浓度未知的水溶液，将配置好的荧光探针标准溶液加入其中，并控制其浓度不超过线性范围为(2.0-220.0)×10^-5mol/L，并在激发波长332nm下，观察390nm处有荧光强度降低的现象出现，则说明该水样中含有三价铁离子。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种检测水中三价铁离子的荧光探针，其特征在于：分子式为C₆₀H₆₀N₄₀O₂₀@C₂₂H₂₄N₂O₁，结构式为：

2.根据权利要求1所述的检测水中三价铁离子的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述荧光探针是由十元瓜环水溶液和N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺水溶液制备而成。

3.根据权利要求2所述的检测水中三价铁离子的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述制备的具体方法是：将十元瓜环加水溶解，得溶液A；将N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺加水溶解，得溶液B；将溶液A和溶液B混合，控制十元瓜环和N-(3-氨基丙基)-4-(芘-1-基)丁酰胺的摩尔比为1:1，常温反应即可制得荧光探针溶液。

4.根据权利要求3所述的检测水中三价铁离子的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述荧光探针溶液的浓度为2×10^-5mol/L。

5.一种检测水中三价铁离子的方法，其特征在于：是以权利要求4所述荧光探针溶液作为检测试剂，向荧光探针溶液中加入待测水，静置10-20min，以固定激发波长332nm进行荧光发射光谱测定，并绘制激发出的该激光波长处的荧光强度的变化曲线；根据曲线计算荧光探针溶液中加入待测水前后对应390nm和488nm下的荧光发射光谱强度变化值ΔI，即可对水中的三价铁进行检测。

6.根据权利要求5所述的检测水中三价铁离子的方法，其特征在于：当加入待测水前后对应390nm和488nm下的荧光发射光谱若强度明显减弱，则表明待检测水中含有三价铁离子，否则不含。

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