CN110408397A - 一种CeCl3:Eu3+荧光探针阵列的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，制备过程包括如下四个步骤：首先，用EuO制备Eu(NO₃)₃溶液，得到激活剂溶液，其次，用Ce(NO₃)₃配置得到基体溶液，再次，将Eu(NO₃)₃、Ce(NO₃)₃、NaCl和柠檬酸的形成混合溶液，调节pH值为6.0，反应得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，最后，通过硅片处理，离子刻蚀，制备了荧光探针阵列。发射光谱带为红色的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针表面带负电的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用，在空间上彼此相互接近，发生荧光共振能量转移，导致荧光探针阵列荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测，检测限为10^‑9mol·L^‑1。

Description

一种CeCl3:Eu3+荧光探针阵列的制备方法

技术领域

本发明涉及材料科学领域，特别涉及具有对百草枯检测的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法。

背景技术

百草枯（Paraquat）是一种快速灭生性除草剂，具有触杀作用和一定内吸作用，化学名称是1-1-二甲基-4-4-联吡啶阳离子盐，能迅速被植物绿色组织吸收，使其枯死，可防除各种一年生杂草，对多年生杂草有强烈的杀伤作用，对非绿色组织没有作用。在土壤中迅速与土壤结合而钝化，对植物根部及多年生地下茎及宿根无效。百草枯对人毒性极大，且无特效解毒药，已被20多个国家禁止或者严格限制使用。百草枯中毒主要根据接触史和以肺损害为主并伴有多系统损害的临床表现做出诊断。中国自2014年7月1日起，撤销百草枯水剂登记和生产许可、停止生产，但保留母药生产企业水剂出口境外使用登记、允许专供出口生产，2016年7月1日停止水剂在中国销售和使用。但是由于其优秀的除草能力，市面上仍有销售。由于毒性较低的农药敌草快（Diquat）与百草枯结构相似，常有不法商家将生产的百草枯冒充敌草快销售，所以百草枯在中国仍然有较大市场。由于百草枯在土壤中与粘土及有机物能迅速结合失去生物活性而被认定为低毒农药。但其成人估计致死量20%水溶液约为5～15mL或40mg/kg左右并且其无特效解药，所以对高灵敏性和高准确性的百草枯残留的检测对方法的呼声越来越高。目前所使用的检测方法大致有：活生物体分析法、仪器分析法、免疫化学分析法（食品工业科技，2012，33（18）：393~396.）。其中Rioboo等运用活生物体分析法建立了百草枯检测手段，淡水微藻对水中百草枯敏感，百草枯的存在会影响淡水微藻的生长率。最低检测浓度定为使淡水微藻生长率降低50%的浓度（EC50），百草枯对淡水微藻的EC50为0.28μmol/L（Bull. Environ. Contam. Toxicol.，2001，67：233-238）。对于该方法，经济环保，方法简单，检测成本低适用于大面积的水域。但是由于检测周期长，不够快速灵敏而不满足如今百草枯的检测要求。

仪器分析法包含气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）、质谱联用法、毛细管电泳法（CE）、分光光度计法等（农药，2014，53(1)：4-6.），其中气相色谱法法具有仪器配置较普遍、分析灵敏度较高、分析速度较快等优点，是值得研究和发展的方法。百草枯是离子型有机物质，挥发性差，必须转化为具有挥发性的物质后方能进行气相色谱法分析。已报道的转化方法有热解法、催化氢化法和用硼氢化钠为还原剂的水溶液中还原法。张婷等通过在碱性条件下，以乙基百草枯为内标物，用硼氢化钠将百草枯还原成三级胺进行全血中的百草枯GC法检测，其线性相关系数为0.9965，检测限达20μg/L，回收率为99.3%±7%（广东公安科技，2007，89(4)：21-22.）。Khan用硫酸对样品进行提取处理后，再经氧化铝柱钝化以对莴苣、萝卜、洋葱中百草枯进行GC检测，最小检测限达0.005 mg/kg，标准偏差为4%（Bull. Environ. Contam. Toxicol.，1975，14(6)：745-749.）。所以，虽然气相色谱法比较具有诸多优点，但是由于其对操作人员要求较高，并且在转化为易挥发物质过程中容易产生误差，不适合检测大批量样品。

液相色谱法及液-质联用法液相色谱法具有操作简便、灵敏度高、重现性好的特点，也是目前用于百草枯检测的一种成熟方法。高效液相色谱法适用于分析高沸点、高分子量、受热易分解的不稳定有机化合物、生物活性物质以及多种天然产物。百草枯是一种极性很强的离子型化合物，比较适合用此法进行分析。王永静等利用高效液相色谱法建立了血浆中百草枯的检测方法，样品处理采用8%高氯酸（v/v）沉淀蛋白质。色谱条件：DiamonsilC18（250mm×4.6mm，5µm）色谱柱；流动相：0.1mol·L^-1磷酸二氢钾缓冲溶液（含80mmol·L-1庚烷磺酸钠，磷酸调pH＝3.0）-乙腈（80∶20，v/v）；流速：1.0mL·min^-1；柱温：25℃；检测波长：258nm。对该检测方法的专属性、线性、精密度、回收率及样品稳定性进行考察。大鼠按35mg·kg^-1灌胃给药后定时取血并测定，计算血药浓度，采用DAS2.0软件进行拟合处理。结果百草枯在0.05～5μg·mL^-1与峰面积线性关系良好，大鼠血浆中内源性杂质不干扰百草枯的测定，平均绝对回收率和平均相对回收率均大于92.0%；批内及批间精密度RSD均小于15%（中南药学，2018，16（7）：963-966）。刘育清等人用AQ-C18色谱柱和PDA检测器，以KH₂PO₄缓冲溶液（pH=1.9）为流动相，在290nm波长下，对百草枯的二氯盐进行定量分析。其结果标准偏差、变异系数为0.069和0.23％，相关系数为0.9998，回收率在98.91％～100.87％，此法分离效果好，准确度与精密度高，线性范围较宽，操作简便（第九届全国农药质量管理与分析技术交流会-论文集：170-173）。秦叶民等使用Alltima C18色谱柱，流动相为乙腈/0.02mmol/L己烷磺酸钠溶液（体积比为65∶35），紫外检测器波长为254nm，测定结果的相对标准偏差为RSD=0.13%，回收率为98.9%～99.5%（第9届全国离子色谱学术报告会论文集，2002）。王瑞花等以十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠预处理过的C18固相柱萃取，HPLC/DAD进行分析。结果回收率为81%～94%，检出限为1ng/mL，线性范围为50ng/mL～1mg/mL（法医学杂志，2005，21（2）：121-123.）。纪律等运用超高效液相色谱-串联质谱联用技术，建立竹笋中百草枯残留的检测方法。方法样品用甲醇-0.1 mol/L盐酸溶液（1∶1，V/V）提取后，经Oasis WCX固相萃取柱（60 mg/3 mL）净化，采用UPLC BEH HILIC色谱柱（100 mm×2.1mm，1.7μm）分离，正离子多反应监测模式监测，外标法定量。结果百草枯在10~500μg/L范围内具有良好线性关系，相关系数为0.9982，检出限为2μg/kg，定量限为5μg/kg。进行5、50和200μg/kg三个浓度的样品加标试验，回收率为82.2%~104.8%，相对标准偏差为8.3%~10.9%。结论该方法简便、灵敏、准确，适合于竹笋中百草枯的检测（中国食品卫生杂志，2017，03：59-61.）。从上可以看出，液相色谱法是目前主流的检测百草枯的方法，它的优点很突出，但是同时也应注意它不适合处理大量样品，耗时，复杂且需要专业技术人员完成。

周晓英等建立了尿液中百草枯液相小体积提取-气相色谱-质谱联用的含量测定方法，在加入定量百草枯标准品的尿液试样中，用磷酸缓冲液调pH=8，以乙基百草枯为内标，以硼氢化钠为还原剂，在60℃环境下反应10min后，加入0.2 mL乙醚，超声振荡3 min，离心后直接取上清液进样，GC-MS（SIM）检测。结果尿液中百草枯标准曲线线性范围在0.1μg/mL~50μg/mL，最小检测限可达0.05μg/mL，平均回收率均在90%~110%之间。相对标准偏差均在12%以内。方法简便、快捷、准确，能用于生物检材中百草枯的检测（J. People’s PublicSecurity University of China，2016，01：33-35.）。王国强等建立了乙腈沉淀蛋白，氯化钠盐析分层提取，硼氢化钠还原衍生血中百草枯快速分析的方法。血样用去离子水稀释，加适量乙腈混匀，离心取上层清液，加适量氯化钠，涡旋混匀，离心分取下层清液，加10%硼氢化钠水溶液反应1 h，乙醚涡旋提取，离心分取上层清液，挥干定容后进GC/MS分析。血中百草枯回收率为80.3%，检出限为在0.15μg/m L，在1~20μg/mL浓度范围内线性关系良好。方法可用于误服中毒者和刑事案件中毒者血样的分析（广东化工，2016，16（43）：190-196.）。刘德伟等采用固相萃取-气相色谱/质谱分析方法检测血液、尿液和脏器组织中的百草枯。方法人血液、尿液和猪肺组织样品经三氯乙酸去除蛋白后，取上清用十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠处理过的C18小柱提取，提取物用硼氢化钠在碱性条件下还原，产物用气相色谱/质谱法分析，外标法定量。结果生物检材中百草枯回收率为78%～87%，最低检出限为0.1μg/mL，在0.5～1mg/mL范围内线性关系良好，可对实际案例检材进行定量检测。固相萃取-气相色谱/质谱分析方法能满足中毒生物检材检验及临床毒物检验需要（中国法学杂质，2013，1（28）：41-43.）。虽然说GC-MS联用检测百草枯方法已经较为成熟，并且快捷准确，但是该方法检测前处理较为繁琐，不能很好的满足实际运用和快速检测。

毛细管电泳法是具有便捷、高效、快速的新型检测技术。目前，CE应用与百草枯检测的报道还比较少。赵燕燕等比较了推扫富集胶束电动毛细管色谱法和紫外分光光度法对血清中百草枯的快速检测。确定了胶束电动毛细管色谱法中，血清样品用体积分数为10%三氯乙酸进行去蛋白处理，采用未涂层的熔硅弹性石英毛细管（48.5 cm×50μm，有效柱长40cm），以50 mmol/L磷酸盐-80 mmol/L十二烷基硫酸钠（SDS，pH=2.50）为缓冲溶液，分离电压22 kV，进样压力5 kPa，在600 s内富集倍数达到650倍，检测波长260 nm。在紫外分光光度法中，血清样品经体积分数为20%三氯乙酸去蛋白处理，50μL微量比色池，紫外检测波长257nm。胶束电动毛细管色谱法对百草枯的检测限为0.002 mg/L，相对标准偏差RSD为2.95%；紫外分光光度法对百草枯的检测限为0.01 mg/L，相对标准偏差RSD为2.50%（应用化学，2008，(09)：1069-1072.）。虽然毛细管电泳法具有样品前处理简单、避免分析柱损伤等优点，但准确性较差，检测限较高。

免疫化学分析法包括放射免疫法（RIA）、酶联免疫法（ELISA）和胶体金免疫检测（GICA）等（农药，2014，53(1)：4-6.），虽然这些技术具有灵敏度高、稳定性好、特异性强等特点，但这些方法需要的设备价格昂贵，且具有一定的危险性，其应用受到很大限制。而且在实际操作中很容易受操作条件影响，易出现假信号，从而影响了结果的准确性。

上述方法优点甚多，但其制备步骤繁琐，成本高，且某些检测方法对大型仪器的依赖性强，无法满足家庭和现场检测的需求。

近年来，对痕量百草枯检测技术的越来越多，2018年潘加亮等人公开了发明专利（CN2018107494532）“一种测定生物体液中百草枯和敌草快含量的方法”。该发明采取以下步骤：取体液样品，依次加入Triton X-114水溶液、NaCl水溶液和甲酸，并使得Triton X-114的终浓度为0.0545～0.109g/mL，NaCl的终浓度为0.0165～0.0495g/mL，甲酸的终浓度为15～30μL/mL；然后震荡，超声水浴处理，离心，取上清液，过滤，得到待测样品进样液；取与体液样品同体积的不同浓度的标准溶液制得一系列浓度标准品进样液；将上述制取的待测样品进样液和一系列浓度标准品进样液用液相离子对色谱法进行检测，得到待测样品和标准品的液相色谱图，再将两者的图谱进行比较确定特征峰，然后根据峰面积以随行标准曲线计算检测样品中百草枯或敌草快的含量。2017年文迪等人公开了发明专利（CN2017112954669）“一种基于干血斑样本的百草枯定性定量检测方法”该发明采取以下步骤：1、将待测血液制成干血斑；2、定量采取步骤1所得干血斑，提供内标物，将所述干血斑和所述内标物溶解后得待测溶液；3、用高效液相色谱/质谱联用分析法对步骤2所述待测溶液进行检测，获取内标物和干血斑中百枯草的高效液相色谱/质谱联用的检测数据，计算干血斑中百枯草的含量。2017年樊玉霞等人公开了发明专利（CN2017100387658）“一种利用表面增强拉曼光谱检测百草枯的方法”。该发明采取以下步骤：果汁、蔬菜汁等样品经过弱阳离子交换树脂预处理，收集洗脱液，然后采用金纳米颗粒溶胶做基底，通过表面增强拉曼光谱检测百草枯。该方法能够快速、有效检测果汁、蔬菜汁中百草枯含量，并且灵敏度高，检测限低，能够有效检测出含量为0.02μg/mL的百草枯。2014年罗静等人公开了发明专利（CN2014104684024）“一种基于石墨烯分子印迹材料的电化学传感器及其制备方法”。该发明采取以下步骤：1、将氧化石墨烯分散在DMF中，加入水合肼，加热还原成石墨烯分散液；2、向第一步所得的石墨烯分散液中加入乙烯基芳香化合物，超声分散形成乙烯基功能化的石墨烯；3、向乙烯基功能化的石墨烯溶液中加入共聚单体、交联剂、引发剂和模板分子，通N₂后加热搅拌反应，多次离心洗涤后加水得到GR/MIPs分散液；4、将第三步所得的GR/MIPs分散液滴在玻碳电极表面；电极晾干后，在洗脱液中浸泡一段时间以洗脱模板分子，取出电极用去离子水反复冲洗，得到不含模板分子的印迹聚合物膜修饰的电极；5、将GR/MIPs修饰电极与参比电极和对电极一起正确连接在电化学工作站上，以形成基于石墨烯分子印迹材料的电化学传感器。用百草枯作为模板分子可以制得百草枯的石墨烯分子印迹电话线传感器，定性定量能力突出。2014年杨京霞等人公开了发明专利（CN2014100127267）的具体步骤如下：1、百草枯高效液相色谱法的建立：HPLC条件：高效液相色谱仪，色谱柱shim-pack:vp-ODS柱（4.6mm×250mm，5μm），流动相：乙腈-0.02mol/L辛烷基磺酸钠，辛烷基磺酸钠用0.26moL/L的磷酸调pH值为2.5；流速：1.0mL·min^-1；柱温25℃；检测波长254nm；2、PQ含药血清的制备：对照品的制备：精密吸取健康人血清200μL，加入已知浓度的PQ水溶液100μL，加入乙腈400μL混漩，离心10min，取上清液，离心10min，取上清液进行HPLC分析；3、样品的制备：精密吸取病人血清200μL，加入乙腈400μL混漩1min，离心10min，取上清液，离心10min，取上清液进行HPLC分析；4、空白溶液的制备：精密吸取健康人血清200μL，加入蒸馏水100μL，加入乙腈400μL混漩1min，离心10min，取上清液，离心10min，取上清液进行HPLC分析。该方法改进了液相色谱的预处理，提高了检测精度。2011年，杜晶晶等公开了发明专利（CN2009102412541）“一种新型的百草枯检测方法”。该发明采用以下步骤：1、利用硅烷修饰Fe₃O₄表面后，将其分散于硝酸银溶液中，在还原剂盐酸羟胺的作用下，制备得到核壳式Fe₃O₄/Ag磁性纳米颗粒，这种复合颗粒兼具Fe₃O₄的磁性与纳米银颗粒的拉曼增强性能。2、将制备出的Fe₃O₄/Ag磁性纳米颗粒分散到一定浓度的百草枯溶液中，由于百草枯分子的主体官能团与磁性纳米颗粒表面存在化学作用，因此它可以迅速被吸附在磁性颗粒外层银壳表面，利用外加磁场将分散在溶液中的磁性颗粒进行回收后，通过便携式拉曼光谱仪即可以检测到百草枯的拉曼特征峰。2013年关杰等人公开了发明专利（CN2013105309835）“一种环境中百草枯残留量的检测方法”该发明采取以下步骤：1、将待测土壤样品除去固体杂质、干燥、粉碎；2、将步骤1所得样品加入酸和乙醇浸泡6～12h，过滤，等体积萃取三次，浓缩萃取相；3、将步骤2所得样品用正相柱纯化，将含百草枯的馏分蒸干；4、将步骤3所得样品用反相柱检测，用百草枯标准曲线计算百草枯浓度。2014年刘靖靖等人公开了发明专利（CN2014100960858）“一种食品中百草枯和敌草快残留量的测定方法”。该发明采取以下步骤：1、称取均质化的食品样品于具塞塑料离心管中，加甲醇水溶液涡旋振荡，离心；2、获得的上清液于塑料离心管中，加入基质分散固相萃取剂，涡旋振荡，离心，吸取上清液过0.22μm滤膜，所得样品液待测定；3、将空白样品按上述步骤（1）、（2）处理，用该空白样品基质溶液在10～1000μg/L范围内配制百草枯和敌草快系列浓度标准工作液；4、液相色谱--四极杆飞行时间串联质谱（LC-Q TOF）测定。2015年梁秦公开了发明专利（CN2015104642172）“一种快速定量检测病人血液中百草枯浓度的方法”。该发明采用以下步骤：1、标准曲线绘制配制500μg/mL的百草枯标准溶液，将其用健康人血清逐级稀释为10、5、2.5、1、0.2、0.08、0.005μg/mL的百草枯溶液，与乙腈和20%三氯乙酸溶液按照三者体积比6∶1∶1.3混匀，以12000r/min离心10min，取100μL上清液，加1900μL蒸馏水稀释，12000r/min离心10min取上清，以蒸馏水为空白对照，采用紫外分光光度法进行测定，在257nm测定吸光度值（y）并对质量浓度（x）进行回归，得线性回归方程y = 0.0935x + 0.2964，其相关系数为R=0.9955。2、取离心好的样品血清600μL，先加入除蛋白试剂溶剂I100μL，再加入配好的试剂Ⅱ130μL，轻轻混匀，12000r/min离心10min；取上清液，以蒸馏水调零，在257nm波长下用紫外分光光度仪（或全自动/半自动生化分析仪、酶标仪等）测定吸光度，代入上述方程y = 0.0935x + 0.2964，得样品血清中百草枯浓度(μg/mL)。

虽然上述发明有较多可取之处，但是这些方法都存在试样处理较为繁琐，成本高，专一性差，灵敏度低。而荧光探针的方法可以克服以上缺陷。在近年的实用检测技术中，荧光探针已经越来越受到科研人员的关注，广泛应用于药物控释、靶向给药、检测药效和各种含有特定基团的大分子的检测，荧光分析方法具有检测灵敏度高、取样量少、快速、操作简便等优点，在环境监测领域显示出其独特的优越性。在荧光探针的材料选择上，稀土配合物的具有独特优点使它更适合作为荧光分析中生物分子的荧光标记物：1、窄带发射，有利于提高分辨率；2、Stokes位移大（250~350nm），有利于排除非特异性荧光的干扰；3、荧光寿命长，有利于采用时间分辨荧光检测技术；4、4f电子受外层电子屏蔽，f-f跃迁受外界干扰小，配合物荧光稳定；5、配合物的发射光谱为稀土离子的特征光谱，发射波长不受配体影响。

王怀松等人公开了发明专利（CN106589399A）“一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针”。该发明公开了一种用于检测活性氧化物（ROS）的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针，主要涉及活性氧化物荧光检测技术领域。包括以2，2’-二硫代水杨酸为配体，以1，10-菲啰啉为辅助配体，以镉离子为中心金属离子进行聚合反应，即得纳米级的棒状二硫醚配位聚合物。该发明的有制备方法简单，制备过程不需要有毒有机溶剂，不需要严格的合成条件，对ROS的识别是基于配体中二硫醚键对ROS的响应，对ROS有良好的选择性，其他无机离子及有机分子对其荧光信号无明显影响等优点。

李晓强等人公开了发明专利（CN2015108856147）“一种对氯霉素检测的碲化镉量子点/聚乳酸纳米纤维荧光探针制备方法”。该发明公开了一种对氯霉素检测的碲化镉量子点/聚乳酸纳米纤维荧光探针制备方法，所述探针主要的制备过程是：首先用巯基乙酸为稳定剂，碲粉和硼氢化钠反应制备前驱体，与氯化镉的水溶液在无氧的条件下反应，合成了碲化镉量子点，然后将制得的碲化镉量子点和聚乳酸以一定的比例在特定的条件下进行静电纺丝，这种方法可将量子点固定在聚乳酸纤维上，起到稳定了量子点的作用，基于荧光共振能量转移机理；此荧光探针对氯霉素的检测灵敏度高，且简便快捷，有很好的应用前景。

王海涛等人公开了发明专利（CN201710105908.2）“氮硫掺杂碳纳米荧光探针绿色制备方法”。该发明包括以下步骤：1、以富含蛋白质的鱼类加工废弃物为原料，清洗之后切成质量为10~100克的鱼肉块；2、将切块后的鱼肉块原料进行热处理，其中热处理温度为100~500℃，处理时间为10~60 min；3、将经过烤制的鱼肉块浸泡于有机溶剂中浸提，其中浸提时间为2~48小时，料液比为 1:1~1:10；4、浸提处理后，收集液相，旋转蒸发除去有机溶剂；5、脂溶性有机溶剂脱脂后采用体积排阻凝胶柱层析纯化，与含铁离子化合物复配后即为碳纳米荧光探针，其中纳米颗粒与铁离子质量比为20:1~5:1。该发明检测过程操作简单方便、灵敏度高且选择性好，检测结果直观、可定量检测。

高大明等人公开了发明专利（CN2014106152493）“对痕量百草枯检测的CdTe量子点荧光探针的化学制备方法”，其特征在于：所述的CdTe量子点表面带有羧基，其表面带负电荷的羧基与带正电荷的目标分子百草枯通过正负电荷的静电作用，当CdTe量子点与目标分子百草枯在空间上相互接近，通过荧光共振能量转移原理，CdTe量子点荧光探针发射光谱为红色发光谱带能够被绿色的目标分析物百草枯分子所吸收，利用CdTe量子点荧光强度的改变，实现对痕量百草枯的检测，本发明的制备过程包括如下两个步骤：首先制备紫色透明的NaHTe溶液，其次在发射光谱带为红色的CdTe量子点荧光探针的表面修饰巯基乙酸后调节pH在10~12之间，氮气环境下加入制备的NaHTe溶液，并控制回流，得到不同荧光发光谱带的表面修饰了羧基的CdTe量子点。最后将得到的产物用丙酮清洗三次去除多余未反应底物后重新分散在去离子水中，得到表面带负电荷羧基的CdTe量子点荧光探针，这种红色发光谱带的CdTe量子点荧光探针对百草枯具有选择性、灵敏性，实现对百草枯的痕量探测。其中表面修饰了羧基的CdTe量子点荧光探针，能够对百草枯分子选择性识别。当加入一定量的百草枯目标分子后，发射光谱带为红色的CdTe量子点富电子羧基能够与缺电子百草枯通过正负电荷静电作用，绿色百草枯分子正好吸收CdTe量子点的所发射红色光谱带，从而导致荧光强度下降，实现对百草枯的检测。其次与传统的农药检测方法相比，表面修饰羧基的CdTe量子点的荧光探针具有较大的比表面积，拥有更多的识别位点，提高对目标分子选择性识别，利用荧光共振能量转移原理，提高了对目标分析物的高敏感的痕量检测。并且CdTe量子点粒径和厚度可控，可以调节回流反应时间来加以控制。此过程制备出的CdTe量子点荧光探针过程较为繁琐，而且量子点荧光探针发射波长容易受外界环境影响，光化学稳定性较差，荧光寿命短，远不如稀土荧光探针的性能。因为稀土离子具有独特的电子层结构具有发射光谱窄，光化学稳定，荧光寿命长的优点，而所制备的稀土离子掺杂的荧光探针表面带有亲水性基团，荧光强度高，其表面含有羟基和羧基的亲水的基团，并且其表面带负电荷的羧基与带正电目标分子在空间相互接近时，通过阴阳离子间作用力相互吸引，相互碰撞，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的稀土离子掺杂的荧光探针荧光强度降低，实现对目标分子选择性识别和检测。反应非常敏感，拥有高的结合容量以及结合动力学速度快。

因此，本发明制备CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列实现了对痕量百草枯检测，其具有检测灵敏度高、取样量少、快速、操作简便等优点，在环境监测领域显示出其独特的优越性，结合位点多，结合容量大，结合动力学速度快，可重复使用，成本低廉等优点。

在本发明中，我们报道了基于水相法制备的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，实现了对痕量百草枯的检测。稀土离子掺杂的荧光探针尤其适合作为痕量百草枯的检测工具。作为对现有技术的进一步扩展，所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针发射谱带为红色荧光，其表面含有羧基的亲水的基团，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用力相互吸引，彼此在空间相互接近时，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测。

发明内容

发明目的：作为对现有技术的进一步扩展，本发明利用对氧化铕作为激活物，六水合硝酸铈作为基体物，柠檬酸为络合剂，氯化钠作为配位剂制备的出CeCl₃:Eu³⁺的荧光探针。此探针中制得的纳米粒子粒径大约为10nm、性质稳定且具有较高的荧光效率。由于稀土离子掺杂的荧光探针表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子在空间相互接近时，通过阴阳离子间作用力相互吸引，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的稀土离子掺杂的荧光探针荧光强度降低，实现对目标分子选择性识别和检测。所述合成方法为水相法。以氧化铕溶解在硝酸中制得激活剂；将六水合硝酸铈溶解制得基体物；在烧瓶内加入激活剂和基体物和柠檬酸并水浴加热搅拌后，再加入氯化钠继续搅拌后，制备出对百草枯分子具有高选择性、高灵敏性识别和痕量检测作用的CeCl₃:Eu³⁺的荧光探针；最后，将硅片表面上的水分烘干，涂抹附着剂，再将硅片放在一个平整的内有小孔与真空管相连金属的托盘上，将光刻胶溶液喷洒在硅片表面，旋转托盘上的硅片，得到光刻胶涂抹均匀的硅片，将其置于真空烘箱里干燥，形成固态的薄膜，用紫外灯对覆盖硅衬底的光刻胶进行选择性地照射，沉浸在显影液中显影，然后通过等离子刻蚀，在硅片表面制作微洞阵列，用丙酮清洗去留在硅片表面的光刻胶，然后将CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的悬浮液滴到硅片上，让其自然干燥，微洞里自发地填满了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，用擦镜纸擦去上述硅片表面上的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子，留在微洞里的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子构成了荧光探针阵列。

本发明的技术方案是：一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征在于：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针发射谱带为红色荧光，其表面含有羧基的亲水的基团，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用力相互吸引，彼此在空间相互接近时，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测，所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备过程包括如下四个步骤：

第一步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的激活剂溶液的制备：首先，准确称取1.6550 ~1.8550g激活物置于50mL的烧杯中，然后将9~11mL体积比为1:1的HNO₃水溶液滴加到上述烧杯中，40~50℃下水浴加热至完全溶解后，再用去离子水溶解、定容在100mL容量瓶中，得到浓度为0.0900~0.1100 mol ·L^-1的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的激活剂溶液；

第二步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的基体溶液制备：首先，准确称取4.2301 ~ 4.4301g基体置于50mL烧杯中，再加入10 ~ 30mL水溶解后，转移定容在100mL容量瓶中，最后，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的基体溶液；

第三步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备：首先，在70 ~ 80℃的水浴中，向100mL圆底烧瓶中加入10 ~ 30mL络合剂，调节pH为6.0 ~ 6.5范围内，加热搅拌，准确量取4 ~ 6mL的上述的基体溶液和5 ~ 15mL上述的激活剂溶液分别滴加到络合剂溶液中并保持溶液的快速搅拌，反应5 ~ 15min后，再向上述烧瓶中滴加11 ~ 13 mL的配位剂，搅拌反应1 ~ 3h后，离心分离，再用工业乙醇超声分散离心反复3次，将离心后的产物，在真空烘箱中加热至70℃，干燥6h，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针；

第四步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备：首先，将100×100 mm²硅片表面上的水分烘干，涂抹附着剂六甲基乙硅氮烷，再将硅片放在一个平整的内有小孔与真空管相连金属的托盘上，将光刻胶溶液喷洒在硅片表面，以750rpm转速旋转托盘上的硅片，保持5min，得到光刻胶涂抹均匀的硅片，将其置于真空烘箱里，在70℃下干燥4h，形成固态的薄膜，用365nm波长的光对覆盖硅衬底的光刻胶进行选择性地照射，沉浸在显影液中显影，然后通过等离子刻蚀，在硅片表面制作出2×2×0.8mm³微洞阵列，用丙酮清洗去留在硅片表面的光刻胶，然后将CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的悬浮液滴到硅片上，让其自然干燥，微洞里自发地填满了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，用擦镜纸擦去上述硅片表面上的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子，留在微洞里的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子构成了荧光探针阵列，再将圆形硅片裁剪为20×20 mm²长方形，得到检测百草枯的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列。

作为对现有技术的进一步改进，本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的激活物是氧化铕；所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的激活剂溶液是硝酸铕溶液；所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的基体溶液是硝酸铈溶液；所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的络合剂是柠檬酸；所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的配位剂是氯化钠；所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中光刻胶为酚醛树脂。

相对于现有技术的有益效果

近年来，对痕量百草枯检测技术的越来越多，2018年潘加亮等人公开了发明专利（CN2018107494532）“一种测定生物体液中百草枯和敌草快含量的方法”。该发明采取以下步骤：取体液样品，依次加入Triton X-114水溶液、NaCl水溶液和甲酸，并使得Triton X-114的终浓度为0.0545～0.109g/mL，NaCl的终浓度为0.0165～0.0495g/mL，甲酸的终浓度为15～30μL/mL；然后震荡，超声水浴处理，离心，取上清液，过滤，得到待测样品进样液；取与体液样品同体积的不同浓度的标准溶液制得一系列浓度标准品进样液；将上述制取的待测样品进样液和一系列浓度标准品进样液用液相离子对色谱法进行检测，得到待测样品和标准品的液相色谱图，再将两者的图谱进行比较确定特征峰，然后根据峰面积以随行标准曲线计算检测样品中百草枯或敌草快的含量。2017年文迪等人公开了发明专利（CN2017112954669）“一种基于干血斑样本的百草枯定性定量检测方法”该发明采取以下步骤：1、将待测血液制成干血斑；2、定量采取步骤1所得干血斑，提供内标物，将所述干血斑和所述内标物溶解后得待测溶液；3、用高效液相色谱/质谱联用分析法对步骤2所述待测溶液进行检测，获取内标物和干血斑中百枯草的高效液相色谱/质谱联用的检测数据，计算干血斑中百枯草的含量。2017年樊玉霞等人公开了发明专利（CN2017100387658）“一种利用表面增强拉曼光谱检测百草枯的方法”。该发明采取以下步骤：果汁、蔬菜汁等样品经过弱阳离子交换树脂预处理，收集洗脱液，然后采用金纳米颗粒溶胶做基底，通过表面增强拉曼光谱检测百草枯。该方法能够快速、有效检测果汁、蔬菜汁中百草枯含量，并且灵敏度高，检测限低，能够有效检测出含量为0.02μg/mL的百草枯。2014年罗静等人公开了发明专利（CN2014104684024）“一种基于石墨烯分子印迹材料的电化学传感器及其制备方法”。该发明采取以下步骤：1、将氧化石墨烯分散在DMF中，加入水合肼，加热还原成石墨烯分散液；2、向第一步所得的石墨烯分散液中加入乙烯基芳香化合物，超声分散形成乙烯基功能化的石墨烯；3、向乙烯基功能化的石墨烯溶液中加入共聚单体、交联剂、引发剂和模板分子，通N₂后加热搅拌反应，多次离心洗涤后加水得到GR/MIPs分散液；4、将第三步所得的GR/MIPs分散液滴在玻碳电极表面；电极晾干后，在洗脱液中浸泡一段时间以洗脱模板分子，取出电极用去离子水反复冲洗，得到不含模板分子的印迹聚合物膜修饰的电极；5、将GR/MIPs修饰电极与参比电极和对电极一起正确连接在电化学工作站上，以形成基于石墨烯分子印迹材料的电化学传感器。用百草枯作为模板分子可以制得百草枯的石墨烯分子印迹电话线传感器，定性定量能力突出。2014年杨京霞等人公开了发明专利（CN2014100127267）的具体步骤如下：1、百草枯高效液相色谱法的建立：HPLC条件：高效液相色谱仪，色谱柱shim-pack:vp-ODS柱（4.6mm*250mm，5μm），流动相：乙腈-0.02mol/L辛烷基磺酸钠，辛烷基磺酸钠用0.26moL/L的磷酸调pH值为2.5；流速：1.0mL·min^-1；柱温25℃；检测波长254nm；2、PQ含药血清的制备：对照品的制备：精密吸取健康人血清200μL，加入已知浓度的PQ水溶液100μL，加入乙腈400μL混漩，离心10min，取上清液，离心10min，取上清液进行HPLC分析；3、样品的制备：精密吸取病人血清200μL，加入乙腈400μL混漩1min，离心10min，取上清液，离心10min，取上清液进行HPLC分析；4、空白溶液的制备：精密吸取健康人血清200μL，加入蒸馏水100μL，加入乙腈400μL混漩1min，离心10min，取上清液，离心10min，取上清液进行HPLC分析。该方法改进了液相色谱的预处理，提高了检测精度。2011年，杜晶晶等公开了发明专利（CN2009102412541）“一种新型的百草枯检测方法”。该发明采用以下步骤：1、利用硅烷修饰Fe₃O₄表面后，将其分散于硝酸银溶液中，在还原剂盐酸羟胺的作用下，制备得到核壳式Fe₃O₄/Ag磁性纳米颗粒，这种复合颗粒兼具Fe₃O₄的磁性与纳米银颗粒的拉曼增强性能。2、将制备出的Fe₃O₄/Ag磁性纳米颗粒分散到一定浓度的百草枯溶液中，由于百草枯分子的主体官能团与磁性纳米颗粒表面存在化学作用，因此它可以迅速被吸附在磁性颗粒外层银壳表面，利用外加磁场将分散在溶液中的磁性颗粒进行回收后，通过便携式拉曼光谱仪即可以检测到百草枯的拉曼特征峰。2013年关杰等人公开了发明专利（CN2013105309835）“一种环境中百草枯残留量的检测方法”该发明采取以下步骤：1、将待测土壤样品除去固体杂质、干燥、粉碎；2、将步骤1所得样品加入酸和乙醇浸泡6～12h，过滤，等体积萃取三次，浓缩萃取相；3、将步骤2所得样品用正相柱纯化，将含百草枯的馏分蒸干；4、将步骤3所得样品用反相柱检测，用百草枯标准曲线计算百草枯浓度。2014年刘靖靖等人公开了发明专利（CN2014100960858）“一种食品中百草枯和敌草快残留量的测定方法”。该发明采取以下步骤：1、称取均质化的食品样品于具塞塑料离心管中，加甲醇水溶液涡旋振荡，离心；2、获得的上清液于塑料离心管中，加入基质分散固相萃取剂，涡旋振荡，离心，吸取上清液过0.22μm滤膜，所得样品液待测定；3、将空白样品按上述步骤（1）、（2）处理，用该空白样品基质溶液在10～1000μg/L范围内配制百草枯和敌草快系列浓度标准工作液；4、液相色谱--四极杆飞行时间串联质谱（LC-Q TOF）测定。2015年梁秦公开了发明专利（CN2015104642172）“一种快速定量检测病人血液中百草枯浓度的方法”。该发明采用以下步骤：1、标准曲线绘制配制500μg/mL的百草枯标准溶液，将其用健康人血清逐级稀释为10、5、2.5、1、0.2、0.08、0.005μg/mL的百草枯溶液，与乙腈和20%三氯乙酸溶液按照三者体积比6∶1∶1.3混匀，以12000r/min离心10min，取100μL上清液，加1900μL蒸馏水稀释，12000r/min离心10min取上清，以蒸馏水为空白对照，采用紫外分光光度法进行测定，在257nm测定吸光度值（y）并对质量浓度（x）进行回归，得线性回归方程y = 0.0935x + 0.2964，其相关系数为R=0.9955。2、取离心好的样品血清600μL，先加入除蛋白试剂溶剂I100μL，再加入配好的试剂Ⅱ130μL，轻轻混匀，12000r/min离心10min；取上清液，以蒸馏水调零，在257nm波长下用紫外分光光度仪（或全自动/半自动生化分析仪、酶标仪等）测定吸光度，代入上述方程y = 0.0935x + 0.2964，得样品血清中百草枯浓度(μg/mL)。

虽然上述发明有较多可取之处，但是这些方法都存在试样处理较为繁琐，成本高，专一性差，灵敏度低。而荧光探针的方法可以克服以上缺陷。在近年的实用检测技术中，荧光探针已经越来越受到科研人员的关注，广泛应用于药物控释、靶向给药、检测药效和各种含有特定基团的大分子的检测，荧光分析方法具有检测灵敏度高、取样量少、快速、操作简便等优点，在环境监测领域显示出其独特的优越性。在荧光探针的材料选择上，稀土配合物的下述独特优点使它更适合作为荧光分析中生物分子的荧光标记物：1、窄带发射，有利于提高分辨率；2、Stokes位移大（250~350nm），有利于排除非特异性荧光的干扰；3、荧光寿命长，有利于采用时间分辨荧光检测技术；4、4f电子受外层电子屏蔽，f-f跃迁受外界干扰小，配合物荧光稳定；5、配合物的发射光谱为稀土离子的特征光谱，发射波长不受配体影响。

王怀松等人公开了发明专利（CN106589399A）“一种用于检测活性氧化物的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针”。该发明公开了一种用于检测活性氧化物（ROS）的纳米荧光探针的制备方法及荧光探针，主要涉及活性氧化物荧光检测技术领域。包括以2，2’-二硫代水杨酸为配体，以1，10-菲啰啉为辅助配体，以镉离子为中心金属离子进行聚合反应，即得纳米级的棒状二硫醚配位聚合物。该发明的有制备方法简单，制备过程不需要有毒有机溶剂，不需要严格的合成条件，对ROS的识别是基于配体中二硫醚键对ROS的响应，对ROS有良好的选择性，其他无机离子及有机分子对其荧光信号无明显影响等优点。

李晓强等人公开了发明专利（CN2015108856147）“一种对氯霉素检测的碲化镉量子点/聚乳酸纳米纤维荧光探针制备方法”。该发明公开了一种对氯霉素检测的碲化镉量子点/聚乳酸纳米纤维荧光探针制备方法，所述探针主要的制备过程是：首先用巯基乙酸为稳定剂，碲粉和硼氢化钠反应制备前驱体，与氯化镉的水溶液在无氧的条件下反应，合成了碲化镉量子点，然后将制得的碲化镉量子点和聚乳酸以一定的比例在特定的条件下进行静电纺丝，这种方法可将量子点固定在聚乳酸纤维上，起到稳定了量子点的作用，基于荧光共振能量转移机理；此荧光探针对氯霉素的检测灵敏度高，且简便快捷，有很好的应用前景。

王海涛等人公开了发明专利（CN201710105908.2）“氮硫掺杂碳纳米荧光探针绿色制备方法”。该发明包括以下步骤：1、以富含蛋白质的鱼类加工废弃物为原料，清洗之后切成质量为10~100克的鱼肉块；2、将切块后的鱼肉块原料进行热处理，其中热处理温度为100~500℃，处理时间为10~60 min；3、将经过烤制的鱼肉块浸泡于有机溶剂中浸提，其中浸提时间为2~48小时，料液比为 1:1~1:10；4、浸提处理后，收集液相，旋转蒸发除去有机溶剂；5、脂溶性有机溶剂脱脂后采用体积排阻凝胶柱层析纯化，与含铁离子化合物复配后即为碳纳米荧光探针，其中纳米颗粒与铁离子质量比为20:1~5:1。该发明检测过程操作简单方便、灵敏度高且选择性好，检测结果直观、可定量检测。

高大明等人公开了发明专利（CN2014106152493）“对痕量百草枯检测的CdTe量子点荧光探针的化学制备方法”，其特征在于：所述的CdTe量子点表面带有羧基，其表面带负电荷的羧基与带正电荷的目标分子百草枯通过正负电荷的静电作用，当CdTe量子点与目标分子百草枯在空间上相互接近，通过荧光共振能量转移原理，CdTe量子点荧光探针发射光谱为红色发光谱带能够被绿色的目标分析物百草枯分子所吸收，利用CdTe量子点荧光强度的改变，实现对痕量百草枯的检测，本发明的制备过程包括如下两个步骤：首先制备紫色透明的NaHTe溶液，其次在发射光谱带为红色的CdTe量子点荧光探针的表面修饰巯基乙酸后调节pH在10~12之间，氮气环境下加入制备的NaHTe溶液，并控制回流，得到不同荧光发光谱带的表面修饰了羧基的CdTe量子点。最后将得到的产物用丙酮清洗三次去除多余未反应底物后重新分散在去离子水中，得到表面带负电荷羧基的CdTe量子点荧光探针，这种红色发光谱带的CdTe量子点荧光探针对百草枯具有选择性、灵敏性，实现对百草枯的痕量探测。其中表面修饰了羧基的CdTe量子点荧光探针，能够对百草枯分子选择性识别。当加入一定量的百草枯目标分子后，发射光谱带为红色的CdTe量子点富电子羧基能够与缺电子百草枯通过正负电荷静电作用，绿色百草枯分子正好吸收CdTe量子点的所发射红色光谱带，从而导致荧光强度下降，实现对百草枯的检测。其次与传统的农药检测方法相比，表面修饰羧基的CdTe量子点的荧光探针具有较大的比表面积，拥有更多的识别位点，提高对目标分子选择性识别，利用荧光共振能量转移原理，提高了对目标分析物的高敏感的痕量检测。并且CdTe量子点粒径和厚度可控，可以调节回流反应时间来加以控制。此过程制备出的CdTe量子点荧光探针过程较为繁琐，而且量子点荧光探针发射波长容易受外界环境影响，光化学稳定性较差，荧光寿命短，远不如稀土荧光探针的性能。因为稀土离子具有独特的电子层结构具有发射光谱窄，光化学稳定，荧光寿命长的优点，而所制备的稀土离子掺杂的荧光探针表面带有亲水性基团，荧光强度高，其表面含有羟基和羧基的亲水的基团，并且其表面带负电荷的羧基与带正电目标分子在空间相互接近时，通过阴阳离子间作用力相互吸引，相互碰撞，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的稀土离子掺杂的荧光探针荧光强度降低，实现对目标分子选择性识别和检测。反应非常敏感，拥有高的结合容量以及结合动力学速度快。

因此，本发明所制备的稀土离子掺杂的荧光探针是对痕量百草枯检测的最佳选择，其具有检测灵敏度高、取样量少、快速、操作简便等优点，在环境监测领域显示出其独特的优越性，结合位点多，结合容量大，结合动力学速度快，可重复使用，成本低廉等优点。

本发明第一步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的激活剂溶液的制备：首先，准确称取1.6550 ~ 1.8550g激活物置于50mL的烧杯中，然后将9~11mL体积比为1:1的HNO₃水溶液滴加到上述烧杯中，40~50℃下水浴加热至完全溶解后，再用去离子水溶解、定容在100mL容量瓶中，得到浓度为0.0900~0.1100 mol ·L^-1的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的激活剂溶液；

第二步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的基体溶液制备：首先，准确称取4.2301 ~ 4.4301g基体置于50mL烧杯中，再加入10 ~ 30mL水溶解后，转移定容在100mL容量瓶中，最后，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的基体溶液；

第三步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备：首先，在70 ~ 80℃的水浴中，向100mL圆底烧瓶中加入10 ~ 30mL络合剂，调节pH为6.0 ~ 6.5范围内，加热搅拌，准确量取4 ~ 6mL的上述的基体溶液和5 ~ 15mL上述的激活剂溶液分别滴加到络合剂溶液中并保持溶液的快速搅拌，反应5 ~ 15min后，再向上述烧瓶中滴加11 ~ 13 mL的配位剂，搅拌反应1 ~ 3h后，离心分离，再用工业乙醇超声分散离心反复3次，将离心后的产物，在真空烘箱中加热至70℃，干燥6h，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针；

第四步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备：首先，将100×100 mm²硅片表面上的水分烘干，涂抹附着剂六甲基乙硅氮烷，再将硅片放在一个平整的内有小孔与真空管相连金属的托盘上，将光刻胶溶液喷洒在硅片表面，以750rpm转速旋转托盘上的硅片，保持5min，得到光刻胶涂抹均匀的硅片，将其置于真空烘箱里，在70℃下干燥4h，形成固态的薄膜，用365nm波长的光对覆盖硅衬底的光刻胶进行选择性地照射，沉浸在显影液中显影，然后通过等离子刻蚀，在硅片表面制作出2×2×0.8mm³微洞阵列，用丙酮清洗去留在硅片表面的光刻胶，然后将CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的悬浮液滴到硅片上，让其自然干燥，微洞里自发地填满了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，用擦镜纸擦去上述硅片表面上的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子，留在微洞里的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子构成了荧光探针阵列，再将圆形硅片裁剪为20×20 mm²长方形，得到检测百草枯的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列。

综上所述，本发明是一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备。

其一：本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的激活物是氧化铕；

其二：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的激活剂溶液是硝酸铕溶液；

其三：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的基体溶液是硝酸铈溶液；

其四：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的络合剂是柠檬酸；

其五：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的配位剂是氯化钠；

其六：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中光刻胶为酚醛树脂；

其七：所述的发生动态荧光猝灭是基于荧光共振能量转移机理；

其八：选择CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的目的，是因为其具有以下优点：（1）制备简单，易于操作，成本低；（2）可重复使用；（3）检测灵敏度高，具有选择性检测特性。

附图说明

图1是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子在自然光（A）和紫外灯下（B）的照片。

图2是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺溶液紫外-可见吸收光谱。

图3是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺溶液的丁达尔效应。

图4是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺荧光发射光谱。

图5是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子的SEM。

图6是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针纳米粒子对百草枯分子检测示意图。

图7是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列随着百草枯浓度增加其荧光强度逐渐下降。

图8是本发明所述的百草枯对CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列淬灭常数。

图9是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列在荧光共聚焦显微镜下对百草枯检测的实物照片。

根据附图进一步解释具体实施方式

图1是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子在自然光（A）和紫外灯下（B）的照片。首先，氧化铕用硝酸在水浴加热条件下溶解，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的激活剂；其次，称取基体物置于烧杯中，加水溶解后，转移定容容量瓶中，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的基体液；然后，在水浴中向圆底烧瓶中加入络合剂，调节pH值，加热搅拌，量取的基体液和激活剂滴加到络合剂溶液中并保持溶液的快速搅拌，反应后，再滴加的配位剂，搅拌反应，离心乙醇洗，真空烘箱干燥后，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针纳米粒子。图1（A）为CeCl₃:Eu³⁺荧光探针纳米粒子在自然光下照片，呈现白色，图1（B）为CeCl₃:Eu³⁺荧光探针纳米粒子在365nm紫外灯下照片，荧光发射光谱呈现红色。

图2是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺溶液紫外-可见吸收光谱。图中可知，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针溶液的紫外-可见光谱，除了在300nm处有个明显的吸收峰外，在350nm~450nm区间内也有数个小峰出现，在390nm处吸收峰最为明显，表明CeCl₃:Eu³⁺荧光探针不是单吸收峰而是很宽范围的吸收，所以不同颜色荧光可以同时被同一单色光源激发。这一点不同于普通有机荧光物质。

图3是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺溶液的丁达尔效应。由图可知本发明中CeCl₃:Eu³⁺溶液是形成了胶体，柠檬酸修饰在CeCl₃:Eu³⁺其表面，其粒径尺寸为纳米级，均匀分散在水溶液中属于溶胶，当光束穿过时可以明显的看到所产生的丁达尔效应。

图4是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺荧光发射光谱。由图可知，水相法合成的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子拥有较强的荧光。对CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子的荧光进行测定时，荧光激发狭缝和发射狭缝均为10nm，扫描速度1200nm/min，荧光激发波长为390nm，发射光谱中在590nm和620nm处显示出两个最强发射带，对应于Eu³⁺的5D0→7F1和5D0→7F2跃迁发射。另外，发射光谱在536nm和556nm处也表现出有明显的发射，表明其有效地激发和发射都是由Eu³⁺离子产生的。

图5是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备中CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子的SEM。由图可知，合成的纳米晶体尺寸较小颗粒分布比较均匀，测得的粒径大小大约10nm。

图6是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针纳米粒子对百草枯分子检测示意图。本发明所制备的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针纳米粒子受激发时，其荧光发射光谱带呈现红色荧光，当带正电的百草枯分子与修饰在其表面的带负电的羧基，由于静电而相互作用，在空间上彼此接近，红色发射光谱带整好被绿色的百草枯分子所吸收，发生荧光共振能量转移，导致CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光强度的下降，实现对百草枯的痕量检测，当百草枯分子脱离羧基的作用，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针又恢复了原来的荧光强度。

图7是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列随着百草枯浓度增加其荧光强度逐渐下降。图7中的荧光下降曲线自上而下分别加入的对应百草枯浓度为1.0×10^-9、1.0×10^-8、1.0×10^-7、1.0×10^-6、1.0×10^-5mol/L。由图可知，百草枯的浓度也来越大，那么CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光的强度数值就越小，说明百草枯对CeCl₃:Eu³⁺荧光探针有猝灭作用，最低检测限为1.0×10^-9mol/L。这是由于该稀土离子掺杂的荧光探针上表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用力相互吸引，彼此空间相互接近，绿色的百草枯分子吸收了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针红色荧光，导致发红色光谱带的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测。

图8是本发明所述的百草枯对CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列淬灭常数。依据Stern-Volmer方程I₀/I-1=K_SV[C]，I₀为未加百草枯的荧光强度，I为加入百草枯的荧光强度，K_SV为淬灭常数，[C]为百草枯的浓度。目标分析物百草枯浓度依次为1.0×10^-5、2.0×10^-5、3.0×10^-5、4.0×10^-5、5.0×10^-5、6.0×10^-5、7.0×10^-5、8.0×10^-5、9.0×10^-5和10.0×10^-5 mol/L。通过计算拟合得到淬灭常数K_SV=3750 L·mol^-1，相关性系数为R=0.9951。

图9是本发明所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列在荧光共聚焦显微镜下对百草枯检测的实物照片。CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列图案表示是从左至右分别为滴加百草枯浓度为1.0×10^-6、1.0×10^-7、1.0×10^-8和1.0×10^-9mol·L^-1的百草枯溶液。从图中可以看出随着百草枯浓度的逐渐增加CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列图案亮度逐渐减弱，表明随着百草枯浓度的增加，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列图案荧光强度也逐渐的降低，实现对百草枯的痕量检测。

具体实施方式

一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征在于：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针发射谱带为红色荧光，其表面含有羧基的亲水的基团，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用力相互吸引，彼此在空间相互接近时，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测，所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备过程包括如下四个步骤：

第一步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的激活剂溶液的制备：首先，准确称取1.6550 ~1.8550g激活物置于50mL的烧杯中，然后将9~11mL体积比为1:1的HNO₃水溶液滴加到上述烧杯中，40~50℃下水浴加热至完全溶解后，再用去离子水溶解、定容在100mL容量瓶中，得到浓度为0.0900~0.1100 mol ·L^-1的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的激活剂溶液；

第二步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的基体溶液制备：首先，准确称取4.2301 ~ 4.4301g基体置于50mL烧杯中，再加入10 ~ 30mL水溶解后，转移定容在100mL容量瓶中，最后，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的基体溶液；

第三步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备：首先，在70 ~ 80℃的水浴中，向100mL圆底烧瓶中加入10 ~ 30mL络合剂，调节pH为6.0 ~ 6.5范围内，加热搅拌，准确量取4 ~ 6mL的上述的基体溶液和5 ~ 15mL上述的激活剂溶液分别滴加到络合剂溶液中并保持溶液的快速搅拌，反应5 ~ 15min后，再向上述烧瓶中滴加11 ~ 13 mL的配位剂，搅拌反应1 ~ 3h后，离心分离，再用工业乙醇超声分散离心反复3次，将离心后的产物，在真空烘箱中加热至70℃，干燥6h，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针；

第四步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备：首先，将100×100 mm²硅片表面上的水分烘干，涂抹附着剂六甲基乙硅氮烷，再将硅片放在一个平整的内有小孔与真空管相连金属的托盘上，将光刻胶溶液喷洒在硅片表面，以750rpm转速旋转托盘上的硅片，保持5min，得到光刻胶涂抹均匀的硅片，将其置于真空烘箱里，在70℃下干燥4h，形成固态的薄膜，用365nm波长的光对覆盖硅衬底的光刻胶进行选择性地照射，沉浸在显影液中显影，然后通过等离子刻蚀，在硅片表面制作出2×2×0.8 mm³微洞阵列，用丙酮清洗去留在硅片表面的光刻胶，然后将CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的悬浮液滴到硅片上，让其自然干燥，微洞里自发地填满了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，用擦镜纸擦去上述硅片表面上的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子，留在微洞里的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子构成了荧光探针阵列，再将圆形硅片裁剪为20×20 mm²长方形，得到检测百草枯的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列。

具体实施例

一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，首先，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的激活剂溶液制备，其次，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的基体溶液的制备，然后，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针制备，最后，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备，其特征为所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针发射谱带为红色荧光，其表面含有羧基的亲水的基团，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用力相互吸引，彼此在空间相互接近时，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测，所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备过程包括如下四个步骤：

第一步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的激活剂溶液的制备：首先，准确称取1.75507g激活物置于50mL的烧杯中，然后将10mL体积比为1:1的HNO₃水溶液滴加到上述烧杯中，45℃下水浴加热至完全溶解后，再用去离子水溶解、定容在100mL容量瓶中，得到浓度为0.0100mol·L^-1的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的激活剂溶液；

第二步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的基体溶液制备：首先，准确称取4.3301g基体置于50mL烧杯中，再加入20mL水溶解后，转移定容在100mL容量瓶中，最后，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的基体溶液；

第三步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备：首先，在75℃的水浴中，向100mL圆底烧瓶中加入20mL络合剂，调节pH为6.0，加热搅拌，准确量取5mL的上述的基体溶液和10mL上述的激活剂溶液分别滴加到络合剂溶液中并保持溶液的快速搅拌，反应10min后，再向上述烧瓶中滴加12mL的配位剂，搅拌反应2h后，离心分离，再用工业乙醇超声分散离心反复3次，将离心后的产物，在真空烘箱中加热至70℃，干燥6h，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针；

第四步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备：首先，将100×100 mm²硅片表面上的水分烘干，涂抹附着剂六甲基乙硅氮烷，再将硅片放在一个平整的内有小孔与真空管相连金属的托盘上，将光刻胶溶液喷洒在硅片表面，以750rpm转速旋转托盘上的硅片，保持5min，得到光刻胶涂抹均匀的硅片，将其置于真空烘箱里，在70℃下干燥4h，形成固态的薄膜，用365nm波长的光对覆盖硅衬底的光刻胶进行选择性地照射，沉浸在显影液中显影，然后通过等离子刻蚀，在硅片表面制作出2×2×0.8 mm³微洞阵列，用丙酮清洗去留在硅片表面的光刻胶，然后将CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的悬浮液滴到硅片上，让其自然干燥，微洞里自发地填满了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，用擦镜纸擦去上述硅片表面上的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子，留在微洞里的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子构成了荧光探针阵列，再将圆形硅片裁剪为20×20 mm²长方形，得到检测百草枯的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列。

Claims (7)

1.一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征在于：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针发射谱带为红色荧光，其表面含有羧基的亲水的基团，CeCl₃:Eu³⁺荧光探针表面带负电荷的羧基与带正电百草枯分子通过阴阳离子间作用力相互吸引，彼此在空间相互接近时，发生荧光共振能量转移，导致发红色光谱带的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针荧光强度降低，实现对百草枯分子选择性识别和检测，所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列制备过程包括如下四个步骤：

1.1第一步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的激活剂溶液的制备：首先，准确称取1.6550 ~1.8550g激活物置于50mL的烧杯中，然后将9~11mL体积比为1:1的HNO3水溶液滴加到上述烧杯中，40~50℃下水浴加热至完全溶解后，再用去离子水溶解、定容在100mL容量瓶中，得到浓度为0.0900~0.1100 mol·L^-1的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的激活剂溶液；

1.2第二步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的基体溶液制备：首先，准确称取4.2301 ~4.4301g基体置于50mL烧杯中，再加入10 ~ 30mL水溶解后，转移定容在100mL容量瓶中，最后，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的基体溶液；

1.3第三步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备：首先，在70 ~ 80℃的水浴中，向100mL圆底烧瓶中加入10 ~ 30mL络合剂，调节pH为6.0 ~ 6.5范围内，加热搅拌，准确量取4 ~ 6mL的上述的基体溶液和5 ~ 15mL上述的激活剂溶液分别滴加到络合剂溶液中并保持溶液的快速搅拌，反应5 ~ 15min后，再向上述烧瓶中滴加11 ~ 13 mL的配位剂，搅拌反应1 ~ 3h后，离心分离，再用工业乙醇超声分散离心反复3次，将离心后的产物，在真空烘箱中加热至70℃，干燥6h，得到CeCl₃:Eu³⁺荧光探针；

1.4第四步是CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备：首先，将100×100 mm²硅片表面上的水分烘干，涂抹附着剂六甲基乙硅氮烷，再将硅片放在一个平整的内有小孔与真空管相连金属的托盘上，将光刻胶溶液喷洒在硅片表面，以750rpm转速旋转托盘上的硅片，保持5min，得到光刻胶涂抹均匀的硅片，将其置于真空烘箱里，在70℃下干燥4h，形成固态的薄膜，用365nm波长的光对覆盖硅衬底的光刻胶进行选择性地照射，沉浸在显影液中显影，然后通过等离子刻蚀，在硅片表面制作出2×2×0.8 mm³微洞阵列，用丙酮清洗去留在硅片表面的光刻胶，然后将CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的悬浮液滴到硅片上，让其自然干燥，微洞里自发地填满了CeCl₃:Eu³⁺荧光探针，用擦镜纸擦去上述硅片表面上的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子，留在微洞里的CeCl₃:Eu³⁺纳米粒子构成了荧光探针阵列，再将圆形硅片裁剪为20×20 mm²长方形，得到检测百草枯的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列。

2.根据权利要求1所述的一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征是：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的激活物是氧化铕。

3.根据权利要求1所述的一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征是：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的激活剂溶液是硝酸铕溶液。

4.根据权利要求1所述的一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征是：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的基体溶液是硝酸铈溶液。

5.根据权利要求1所述的一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征是：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的络合剂是柠檬酸。

6.根据权利要求1所述的一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征是：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中的配位剂是氯化钠。

7.根据权利要求1所述的一种CeCl₃:Eu³⁺荧光探针阵列的制备方法，其特征是：所述的CeCl₃:Eu³⁺荧光探针的制备方法中光刻胶为酚醛树脂。