CN106323926A - 一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法 - Google Patents

一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及检测领域，属于金属离子测定方法，具体为一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法，尤其是三价铁离子，采用罗丹明衍生物作为金属离子的荧光探针，金属离子诱导罗丹明开环荧光恢复。在紫外光照射下，拍摄探针分子溶液与金属离子相互作用的荧光照片，利用Chemeye软件获取图片的三原色R，G，B值，对应计算得到三维欧氏距离，从而建立欧氏距离对浓度的关系变化曲线，实现对特定金属离子的测定。本发明具有仪器设备简单、操作方便快捷、检测成本低廉、检测灵敏度高且选择性好等优点。

Description

一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法
技术领域
本发明涉及检测领域，属于金属离子测定方法，具体为一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法。
背景技术
随着经济的迅速发展和资源的过度开发，环境污染问题已引起人们的极大关注，金属元素浓度超标不仅污染环境，且危害人类的身体及生理健康。可见，准确灵敏检测环境或食物中金属离子含量对保护环境和人体健康有十分重要的意义。
传统的金属离子检测方法有分光光度法、络合滴定法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体-质谱联用法等。其中，分光光度法易受到其它显色物质及有色金属离子的干扰，造成选择性低，影响金属离子准确测定；络合滴定需通过指示剂颜色改变来判定滴定终点，误差较大；原子发射光谱法及电感耦合等离子体-质谱法存在操作复杂、仪器昂贵、样品分析耗时过长等缺点。因此，本发明报道一种采用荧光取像及欧几里德算法检测金属离子的新方法，能够较好的克服上述方法的不足，实现快速灵敏检测。
发明内容
本发明正是针对以上技术问题，提供一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法，具体是利用荧光成像和三维欧氏距离算法实现对特定金属离子的测定，能够解决金属离子测定过程中存在的抗干扰能力差，灵敏度低及测试成本高等问题。
本发明的具体技术方案如下：
一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法，该方法包括以下步骤：
1)首先获取对金属铁离子有选择性响应的荧光探针。该对金属铁离子有选择性响应的荧光探针可采用实验室制备，也可选用商品化的金属荧光指示剂。本发明采用自己实验室合成的罗丹明类荧光探针。罗丹明类荧光探针的合成方法为：取0.96g罗丹明B和2.4mL水合肼在50mL无水乙醇中回流4h，冷却析出沉淀，抽虑干燥得0.74g罗丹明肼化合物，再取0.4g罗丹明肼和0.3g8-羟基喹啉-2-甲醛在30mL中回流过液，得到0.2g探针分子，该探针分子即为对金属铁离子有选择性响应的荧光探针。
2)常温常压下，配制检测试液并考察探针对特定金属离子的荧光光谱响应。具体为在乙醇-水混合溶液中，配制一定浓度的探针溶液，具体操作方法为：取1mL探针溶液，加入到透明的培养孔板中，分别加入10倍摩尔比的不同金属离子，然后将培养孔板置于暗箱中，紫外灯365nm照射下，拍摄荧光图片。
3)利用chemeye软件获取荧光图片的三原色R，G，B值，以未添加金属离子的探针溶液图片(R0G0B0)参照，分别得到每个荧光图片的差值，三维欧氏距离由公式计算得到。ChemEyeTM(ChemSensing,Inc.,Champaign,IL).Sung H.Lim,Jonathan W.Kemling,Liang Feng and KennethS.Suslick.A colorimetric sensor array of porous pigments.Analyst,2009,134,2453–2457.
4)由欧氏距离ED值对金属离子浓度作图，得到标准曲线及拟合方程，线性范围和检测限。
5)待测金属离子试液与探针溶液相互作用，拍摄荧光照片，以探针试液空白为参照获得欧氏距离，并由线性方程推算得到金属离子浓度。
本发明的积极效果体现在：
(一)、本方法具有选择性好，其他金属离子对Fe3+基本无干扰；
(二)、检测限低，达到2.4×10-7mol/L；较宽的线性范围7.2×10-7mol/L-3.6×10- 5mol/L。
(三)、本方法所用设备简单，仅需要手提紫外灯、照相机及简单的图像处理软件，即可获得准确的测定结果。
附图说明
图1为探针分子与不同浓度Fe3+相互作用，欧氏距离ED值对Fe3+浓度的标准曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
一种基于欧氏距离的金属离子测定方法，该方法包括以下步骤：
1)首先获取对金属铁离子有选择性响应的荧光探针。本发明采用自己实验室合成的罗丹明类荧光探针。罗丹明类荧光探针的合成方法为：取0.96g罗丹明B和2.4mL水合肼在50mL无水乙醇中回流4h，冷却析出沉淀，抽虑干燥得0.74g罗丹明肼化合物。再取0.4g罗丹明肼和0.3g8-羟基喹啉-2-甲醛在30mL中回流过夜，得到0.2g探针分子。
2)常温常压下，配制检测试液并考察探针对特定金属离子的荧光光谱响应。具体为在乙醇-水混合溶液中，配制一定浓度的探针溶液，取1mL探针溶液加入到透明的培养孔板中，分别加入不同浓度的金属离子，然后将培养孔板置于暗箱中，紫外灯365nm照射下，拍摄荧光图片。
3)利用chemeye软件获取以上荧光图片的RGB值，R(红)。G(绿)。B(蓝)，分别表示加入铁离子后溶液的荧光图片取得RGB值，以未添加金属离子的探针溶液图片(R0G0B0)参照，分别得到每个荧光图片的差值，三维欧氏距离由公式计算得到。
4)由欧氏距离ED值对金属离子浓度作图，得到标准曲线及拟合方程，线性范围和检测限。
5)待测金属离子试液与探针溶液相互作用，拍摄荧光照片，以探针试液空白为参照获得欧氏距离，并由线性方程推算得到金属离子浓度。
实施例1：
本实施例中所涉及的对铁金属离子有选择性响应的荧光探针为Fe3+探针，Fe3+探针的合成方法为：取0.96g罗丹明B和2.4mL水合肼在50mL无水乙醇中回流4h，冷却析出沉淀，抽虑干燥得0.74g罗丹明肼化合物。再取0.4g罗丹明肼和0.3g8-羟基喹啉-2-甲醛在30mL中回流过夜，得到0.2g黄色固体，即为荧光探针。
配制浓度为2μM的乙醇-水溶液，其中乙醇与水的体积比为1:1，量取1mL乙醇-水溶液加入到透明的培养孔板中。再将0.27g固体FeCl3粉末溶于100mL水中配制得到1×104μM的Fe3+溶液，分别加入不同体积的Fe3+溶液(单位：μL)：0、0.14、0.29、0.43、0.58、0.72、1.44、3.6、7.2，然后将培养孔板置于暗箱中，紫外灯365nm照射下，拍摄荧光图片，红色荧光逐渐增强。
利用chemeye软件获取以上荧光图片的RGB值，以未添加金属离子的探针溶液图片(R0G0B0)参照，分别得到每个荧光图片的差值，三维欧氏距离由公式计算得到ED值分别为：0、2.77773、5.18232、8.14204、12.30597、15.75788、29.88334、70.84331、147.82826。
由欧氏距离ED值对Fe3+浓度作图，得到标准曲线，曲线拟合方程为Y＝4.082×105C-0.131，线性相关系数为R2＝0.9994,线性范围7.2×10-7mol/L-3.6×10-5mol/L,基于3倍信噪比得到检测限低达到2.4×10-7mol/L。
检测样品中金属Fe3+离子含量，检测得到其ED值为20.64832代入拟合方程可知Fe3 +的浓度为5.09×10-5mol/L。
采用本发明的方法对水中金属离子检测，相比于传统的光谱分析法，质谱偶联等方法，具有操作简单、检验快速、灵敏度高、成本低廉等优点。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种基于欧氏距离金属铁离子的测定方法，其特征在于包括以下步骤：
1）首先制备对铁金属离子有选择性响应的荧光探针；
2）然后在常温常压下，配制检测试液并考察探针对铁金属离子的荧光光谱响应；
3）利用chemeye软件获取以上荧光图片的RGB值，以未添加金属离子的探针溶液图片（R0G0B0）参照，分别得到每个荧光图片的差值，并由三维欧氏距离由公式计算得到；
4）由欧氏距离ED值对金属铁离子浓度作图，得到标准曲线及拟合方程，线性范围和检测限；
5）待测金属铁离子的试液与探针溶液相互作用，拍摄荧光照片，以探针试液空白为参照获得欧氏距离，并由线性方程推算得到金属铁离子浓度。
2.根据权利要求所述基于欧氏距离金属铁离子的测定方法，其特征在于：所述获取对铁金属离子有选择性响应的荧光探针，该罗丹明类荧光探针的合成方法为：取0.96g罗丹明B和2.4mL水合肼在50mL无水乙醇中回流4h，冷却析出沉淀，抽虑干燥得0.74g罗丹明肼化合物；再取0.4g罗丹明肼和0.3g8-羟基喹啉-2-甲醛在30mL中回流过夜，得到0.2g探针分子。
3.根据权利要求所述基于欧氏距离金属铁离子的测定方法，其特征在于所述的步骤2）的具体操作为：在乙醇-水混合溶液中，配制一定浓度的探针溶液，取1mL加入到透明的培养孔板中，分别加入不同浓度的金属离子，然后将培养孔板置于暗箱中，紫外灯365nm照射下，拍摄荧光图片。
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