CN106588919A - 一种检测Al3+的荧光化学传感器、检测液及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测Al³⁺的荧光化学传感器、检测液及其应用，该传感器以含4,5‑二氮芴基团的席夫碱为荧光材料，将其配制成3×10^{‑ 5}mol/L的标准检测液，用荧光光谱仪测定其在不同铝离子浓度下的荧光光谱，并与待测溶液的荧光光谱进行比较以确定待测溶液中是否含有Al³⁺。本发明具有标准检测液配制简单、耗量少、荧光响应速度快、幅度大，不受常见金属离子干扰等优点，可应用于工厂废水以及自然水体中Al³⁺的检测。

Description

一种检测Al3+的荧光化学传感器、检测液及其应用

技术领域

本发明属于金属离子的检测分析技术领域，具体涉及一种检测Al³⁺的荧光化学传感器、检测液及其应用。

背景技术

目前用来对金属离子进行检测和定量分析的方法越来越多，常见的检测法包括原子吸收光谱法、等离子体发射光谱分析法、电化学分析法等方法。虽然这些方法可以很好的检测金属离子，但是相关设备价格昂贵、操作复杂，限制了其广泛应用。考虑到这些方法存在的不足或缺陷，人们需要一种更高效的检测方法，以更好的解决这类问题。荧光化学传感器由于具有较高的灵敏度、良好的选择性、可实时检测、可实现远程检测、价格低廉和操作简便等优势，使得这类方法具有很强的应用性，为其迅速发展提供了良好的平台。

大量研究表明：过量铝不仅对各类水生生物、植物以及农作物具有剧烈的毒害作用，而且还会导致人体的中枢神经损伤、骨酪软化以及胃肠道代谢混乱等多种疾病，如老年痴呆症、阿尔茨海默症、帕金森症等。铝的致毒机理至今未能完全搞清楚，主要是因为在环境和生物样品中检测铝离子及其形态十分困难。因此设计合成具有高选择性的铝离子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新型的以4,5-二氮芴基团为识别基团的Al³⁺荧光化学传感器、检测液及检测方法。该Al³⁺荧光化学传感器检测液配制简单、用量少、荧光响应速度快，不受常见金属离子干扰，适用于各种水体的铝离子检测。

一种检测Al³⁺的荧光化学传感器，该荧光化学传感器为一种含4,5-二氮芴基团的席夫碱化合物，其化学结构式如下：

一种Al³⁺荧光化学传感器标准检测液，由上述荧光化学传感器与有机溶剂混合而成。

上述方案中，所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、甲苯、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种或多种。

上述方案中，所述Al³⁺荧光化学传感器标准检测液中，荧光化学传感器浓度为3×10^-5mol/L。

上述荧光化学传感器应用于检测待测溶液中是否含有Al³⁺，该应用具体包括以下步骤：(a)将荧光化学传感器溶于有机溶剂中配制成标准检测液；(b)向标准检测液中加入待测溶液后进行荧光光谱分析，比较混合溶液的荧光光谱检测信号与标准检测液本征信号之间的差别，确定待测溶液中是否含有Al³⁺。

上述方案中，所述待测溶液为工厂废水或自然水体。

本发明提供的检测Al³⁺的荧光化学传感器具有检测方法简单、传感器用量少、荧光响应速度快、幅度大、不受常见金属离子干扰等诸多优点，可用于工厂废水或者各类水体中Al³⁺的检测。

附图说明

图1为本发明荧光化学传感器在不同Al³⁺浓度下的荧光光谱图；

图2为本发明荧光化学传感器在不同金属离子存在下的荧光光谱图。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合附图和具体实施例进行进一步详细说明。

一种检测Al³⁺的荧光化学传感器，该荧光化学传感器为一种含4,5-二氮芴基团的席夫碱化合物，其化学结构式如下：

该荧光化学传感器可用于检测工厂废水或自然水体中是否存在Al³⁺，具体方法如下：首先将荧光化学传感器溶于有机溶剂(二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、甲苯、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种或多种)中配制成浓度为3×10^-5mol/L的标准检测液，接着检测并记录标准检测液的荧光光谱本征信号，向标准溶液中加入待测溶液后再次检测混合液的荧光光谱检测信号，将本征信号与检测信号进行对比即可确定待测溶液中是否含有Al³⁺。

实施例1

配制荧光化学传感器标准检测液：用精密天平准确称量上述含4,5-二氮芴基团的席夫碱化合物5.58mg，将其加入到100ml容量瓶中，用DMSO定容至100ml。吸取10ml溶液加入到另一个100ml容量瓶中，用DMSO稀释到100ml，配制成浓度为3×10^-5mol/L的标准检测溶液。

配制不同的金属离子溶液：分别准确称取以下金属盐(NaCl，KCl，CaCl₂，MgCl₂·6H₂O，NiCl₂·6H₂O，CuCl₂·2H₂O，ZnCl₂，BaCl₂·2H₂O，HgCl₂，CoCl₂·6H₂O，MnCl₂·4H₂O，FeCl₂·4H₂O，FeCl₃·6H₂O，CrCl₃·6H₂O，Cd(NO₃)₂·4H₂O，Pd(NO₃)₂，Al(NO₃)₃·9H₂O，AgNO₃)各1mmol，分别溶解在100ml的去离子水中，配制成浓度为1×10^-2mol/L的各种金属离子溶液。

荧光化学传感器标准检测液荧光光谱本征信号的获得：用移液枪吸取浓度为3×10^-5mol/L的荧光化学传感器标准检测液3ml，置于石英比色皿中，测定其在无外界Al³⁺存在下的荧光光谱，记录输出数据。

不同Al³⁺浓度待测液荧光光谱检测信号的获得：用移液枪吸取浓度为3×10^-5mol/L的荧光化学传感器标准检测液3ml，置于石英比色皿中，再用移液枪吸取4.5μl浓度为1×10^-2mol/L含Al³⁺的污水，振荡使之混合均匀，此时混合溶液中Al³⁺的浓度为1.5×10^-5mol/L，测定此铝离子浓度下混合溶液的荧光光谱，记录数据。按照同样的方法，分别测试Al³⁺浓度为3×10^-7mol/L，1.5×10^-6mol/L，3×10^-6mol/L，9×10^-6mol/L，1.5×10^-6mol/L，2.1×10^{- 6}mol/L，2.7×10^-6mol/L，3×10^-5mol/L，6×10^-5mol/L，9×10^-5mol/L，1.2×10^-4mol/L，1.5×10^-4mol/L，1.8×10^-4mol/L，2.1×10^-4mol/L，2.4×10^-4mol/L，2.7×10^-4mol/L，3×10^-4mol/L的荧光光谱。将不同Al³⁺浓度的荧光光谱进行对比，如图1所示。

不同种类金属待测液荧光光谱检测信号的获得：用移液枪吸取浓度为3×10^-5mol/L的荧光化学传感器标准检测液3ml，置于石英比色皿中，再分别用移液枪吸取90μl浓度为1×10^-2mol/L的其他金属离子溶液，振荡使之混合均匀，此时混合溶液中金属阳离子的浓度为3×10^-4mol/L。分别测定在其他金属离子干扰下的荧光光谱，记录数据。将不同金属离子溶液的荧光光谱进行对比，如图2所示。

图1和图2的结果表明，体系中不存在铝离子时，荧光强度很弱，几乎没有荧光。随着测试体系中Al³⁺浓度的逐渐增加，荧光强度逐渐增强，出现明显的荧光。而加入其他金属离子的水溶液时，体系没有荧光，荧光强度几乎没有变化。上述结论说明该含4,5-二氮芴基团的席夫碱化合物可以用于检测Al³⁺的存在，是一种良好的turn-on荧光化学传感器，并且对其他金属离子具有良好的抗干扰能力。

尽管已经示出和描述了本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种检测Al³⁺的荧光化学传感器，其特征在于，该荧光化学传感器为一种含4,5-二氮芴基团的席夫碱化合物，其化学结构式为：

2.一种Al³⁺荧光化学传感器标准检测液，其特征在于：该标准检测液由荧光化学传感器与有机溶剂混合而成。

3.如权利要求2所述的一种Al³⁺荧光化学传感器标准检测液，其特征在于：所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、甲苯、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的一种Al³⁺荧光化学传感器标准检测液，其特征在于：标准检测液中荧光化学传感器浓度为3×10^-5mol/L。

5.权利要求1所述荧光化学传感器的应用，其特征在于，将该荧光化学传感器用于检测待测溶液中是否含有Al³⁺，该应用具体包括以下步骤：(a)将荧光化学传感器溶于有机溶剂中配制成标准检测液；(b)向标准检测液中加入待测溶液后进行荧光光谱分析，比较混合溶液的荧光光谱检测信号与标准检测液本征信号之间的差别，确定待测溶液中是否含有Al³⁺。

6.如权利要求5所述的荧光化学传感器的应用，其特征在于：所述待测溶液为工厂废水或自然水体。