CN111982879B - 一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，向Tris‑HCl缓冲液中加入待测浓度的草甘膦溶液、硫酸铜和OPD，孵育一段时间后加入SiNPs溶液得到混合溶液；然后，分别测量oxOPD在556nm处的荧光发射峰强度值和SiNPs在446 nm处的荧光发射峰强度值，带入本发明所述方程式后计算得到待测草甘膦溶液的浓度。本发明适用于对低浓度草甘膦的检测，F556/F446与草甘膦浓度之间存在良好的线性相关性，能够对低浓度草甘膦进行精确检测；同时，采用的荧光光谱分析法具有操作简单、响应快等优点，能够应用于草甘膦残留的快速检测，为食品安全和环境中草甘膦的检测提供了一种新的思路。
Description
技术领域
本发明涉及环境与食品监测技术领域，具体涉及一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法。
背景技术
草甘膦是一种有机磷类除草剂，具有羧基基团和磷酸基团。草甘膦是世界上最常见的农药之一，在许多领域对一年生杂草、多年生植物和草本植物的生长具有重要作用。与其他除草剂相比，草甘膦具有成本低、对哺乳动物有低毒性等性质，其应用广泛且不易受控制。然而，过量的草甘膦会对环境和人体健康产生不良影响。此外，最近的研究表明，草甘膦是一种内分泌干扰物，并被世界卫生组织(WHO)列为可能致癌的2A类。因此，对环境样品中草甘膦的分析检测变得越来越重要。
目前检测草甘膦农药残留的传统方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、液质联用仪法等，虽然这些方法的灵敏度高、选择性好、结果精准度高，但对样品的处理操作较为繁琐，对实验设备以及操作人员的专业性要求也较高，检测非常耗时，需要大型且昂贵的设备。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，以解决现有技术中样品处理操作繁琐、检测耗时、检测设备成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，向Tris-HCl缓冲液中加入待测浓度的草甘膦溶液、硫酸铜和OPD，孵育一段时间后加入SiNPs溶液得到混合溶液；
然后，分别测量oxOPD在556nm处的荧光发射峰强度值和SiNPs在446nm处的荧光发射峰强度值，其中，oxOPD在556nm处荧光强度为F556，SiNPs在446nm处荧光强度为F446，并按如下方程式得到待测草甘膦溶液的浓度：
Y＝-2.665×X+5.670；
其中，X为草甘膦浓度，Y为荧光强度比F556/F446。
优选地，OPD和Cu2+的摩尔浓度比为1：(0.001～0.1)，SiNPs溶液加入的体积为所述混合溶液体积的10～20‰。此处，摩尔浓度的单位为mol/L。
优选地，孵育温度为35～40℃。
优选地，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为6.5～10。
优选地，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为7～8。
优选地，所述孵育的时间为4～6h。
制备本发明所述SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系中SiNPs的方法，包括以下步骤：
将柠檬酸三钠溶于超纯水中，通入氮气去除氧气，加入APTMS，搅拌均匀，将上述溶液转移至高压釜中，在恒温140～180℃下反应10～16小时，得到透明溶液，对该透明溶液进行透析后去除残留物，放置在4℃环境保存备用。
优选地，其特征在于，柠檬酸三钠与APTMS的质量比为1:1～5。
优选地，氮气通入时间为15～25min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过采用常见、安全的试剂和简单的工艺构件低成本的农药检测体系SiNPs/OPD/Cu2+传感系统，本发明实现了对草甘膦的快速检测，尤其是实现对低浓度草甘膦的检测，本发明还能够排除其他农药和金属离子的干扰，具有很好的专一性、抗干扰性强、灵敏度高、检测快速、成本低廉，不需要昂贵的大型仪器和复杂的前期处理，操作简单，稳定性和重现性好等优点。
2、本发明在对所构建的SiNPs/OPD/Cu2+传感系统进行研究时意外发现，该传感系统的荧光信号会受到草甘膦溶液浓度的影响，还发现草甘膦浓度的变化能够精准的反应和表征这种荧光信号变化的情况，并且这种表征具有一定的单一性和很高的精准度，在农药抗干扰试验中，向SiNPs/OPD/Cu2+传感系统加入敌百虫、溴丙磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、毒死蜱等干扰农药均未引起明显的荧光信号变化，这显示了本发明所构建的SiNPs/OPD/Cu2+传感系统对草甘膦有很好的选择性，即便在水质条件复杂的情况下，也能精准的对草甘膦进行检测。
3、本发明所述SiNPs/OPD/Cu2+传感系统具有良好的稳定性，本发明所制备得到的SiNPs在室温下存放50天后荧光强度并没有发生明显变化，可以长期使用，这体现了该传感体系具有良好的稳定性。
4、本发明适用于对低浓度草甘膦的检测，特别是3.0μg/mL浓度以下的草甘膦，F556/F446与草甘膦浓度之间存在良好的线性相关性，能够对低浓度草甘膦进行精确检测；同时，采用的荧光光谱分析法具有操作简单、响应快等优点，能够应用于草甘膦残留的快速检测，为食品安全和环境中草甘膦的检测提供了一种新的思路。
附图说明
图1为本发明构建的SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系检测草甘膦的原理图。
图2A草甘膦浓度为0、0.15、0.3、0.5、1、1.5、3、5、7.5、10μg/mL时，SiNP/OPD/Cu2+传感系统的荧光光谱；图2B不同草甘膦浓度下的比值荧光强度(F556/F446)曲线，其中，插图为草甘膦标定曲线。
图3为SiNPs、SiNPs+Cu2+、SiNPs+OPD、SiNPs+OPD+Cu2+、SiNPs+OPD+Cu2++草甘膦的荧光光谱图。
图4A为SiNPs的荧光发射光谱和oxOPD的吸收光谱；图4B为SiNPs的zeta点位图；图4C为oxOPD的zeta点位图；图4D为SiNPs、SiNPs和OPD+Cu2+存在下的荧光寿命图。
图5A为在Cu2+浓度为0、0.025、0.05、0.1、0.25、0.5、1、2.5、5、7、10、15、20、25、 30、35μmol/L的SiNPs/OPD传感系统的荧光光谱图；图5B为F556/F446与Cu2+浓度的关系图，其中，插图为F556/F446与Cu2+浓度的线性图。
图6A为不同浓度OPD与F556/F446的关系图；图6B为不同pH值与F556/F446的关系图；图6C为不同孵育时间与F556/F446的关系图。
图7A为本发明制备得到的SiNPs的透射电镜图；图7B为本发明制备得到的SiNPs的粒径分布图。
图8为本发明制备得到的SiNPs的傅里叶红外光谱图。
图9A为本发明制备得到的SiNPs的XPS全谱扫描能谱图；图9B为C1s的高分辨XPS能谱图；图9C为N1s的高分辨XPS能谱图；图9D为O1s的高分辨XPS能谱图；图9E为 P 2p的高分辨XPS能谱图。
图10为SiNPs的紫外-可见吸收光谱c、荧光激发光谱a和发射光谱b图。
图11A为有无阳离子存在的条件下与SiNPs/OPD/Cu2+传感系统的荧光强度比F556/F446的关系图；图11B为不同农药与SiNP/OPD/Cu2+传感系统的荧光强度比F556/F446的关系图。
图12A为本发明制备得到的SiNPs置于室温下，每5天测一次SiNPs的荧光强度值示意图；图12B为SiNPs/OPD/Cu2+传感体系在十个不同合成批次中对草甘膦检测的F556/F446变化示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
一、一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法
实施例1：
1、荧光硅纳米粒子(SiNPs)的制备：
将0.5g柠檬酸三钠溶于15mL超纯水中，通入15min氮气去除氧气，加入0.5mL3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(APTMS)，搅拌均匀，将上述溶液转移至25mL的聚四氟乙烯高压釜中，在恒温160℃下反应12小时，得到SiNPs原液，对该原液进行6h透析后去除残留物，放置在4℃环境保存备用。
2、荧光硅纳米粒子(SiNPs)的表征及光学性能
①TEM表征
利用透射电子显微镜(TEM)对SiNPs的尺寸大小进行了表征。附图7A是SiNPs的透射电镜图。如图所示，本发明制备得到的SiNPs是均匀分散的近似球形颗粒，说明SiNPs分散性良好。采用Nano measure分析软件对SiNPs的透射电镜图分析，得到附图7B，其尺寸范围在1.2nm到2.8nm之间，平均粒径2.0nm。
②SiNPs的FT-IR表征
采用傅里叶红外光谱仪的表征方法进一步确认SiNPs的表面官能团，结果如附图7。由附图8可知，在3349.73cm-1处有一个吸收峰，该吸收峰的存在主要是因为O-H和N-H键的伸缩振动产生的，说明SiNPs表面富含氨基和羧基等化学官能团，显示了SiNPs良好的水溶性。位于2928.42cm-1和1485.26cm-1的吸收峰是因为C-H的不饱和伸缩振动和弯曲振动造成的。在1559.87cm-1的强吸收峰可归因于N-H的弯曲振动，在1390.90cm-1处的波谱是C-N的伸缩振动引起的，Si-O-Si的伸缩振动与1107.63cm-1～1006.89cm-1之间的吸收峰相关。此外，在689.44cm-1处的吸收峰表明仲胺振动的存在。
③XPS表征
利用XPS图谱分析得到了SiNPs的元素组成和表面态信息。如附图9A所示，SiNPs的XPS全谱扫描图中可以明显看到五个特征峰。位于102.15eV和153.14eV尖峰处的分别是Si2p和Si 2s的结合能所对应的特征峰，与C1s、N 1s和O1s的结合能相对应的特征峰则分别出现在283.55eV、399.08eV和531.99eV三处处，这些结果表明SiNPs的化学组成元素主要是C、N、O、Si。附图9B中，C 1s的高分辨能谱图结果显示在283.65eV，284.04eV， 284.52eV，285.21eV和287.55eV处的四个不同特征峰则分别对应了碳的四种不同的存在形式，即C-Si、C-C、C-N、C-OH和C-O-C。而N1s的高分辨能谱图结果如附图9C可见，三个特征峰分别出现在398.24eV，398.53eV和400.15eV处，这表明了N的三种不同的成键形式是N-Si、C-N-C和N-H。附图9D中高分辨能谱图O1s的结果可以看出，出现在530.09eV 和530.81eV的两个特征峰与化学键Si-O相关联，而另外出现在531.59eV和535.04eV的两个特征峰则是对应了化学键C-O。Si 2p的能谱图在附图9E中显示出三个特征峰，分别位于 101.31eV，101.88eV和102.51eV处，这是和化学键Si-C、Si-N和Si-O的存在相关。
④SiNPs的光学性质
本发明进一步研究了SiNPs的光学性质，包括荧光光谱、UV-Vis吸收。如附图10所示，当激发波长为355nm时，得到的SiNPs在水溶液中的最大发射波长为446nm。SiNPs的UV-Vis图谱显示其在345nm处具有紫外吸收峰。
3、对草甘膦的实际样本检测
水样分别取自实验室自来水和长江水(中国重庆)，并对水样进行预处理：所取水样在转速为5000rpm的条件下离心15min后，用0.22μM过滤器处理过滤。然后用0.01mol/LTris- HCl缓冲液稀释适当倍数后，添加不同浓度的草甘膦，使其终浓度分别为：0.30μg/mL、 0.50μg/mL、1.00μg/mL。
向20mmol/L的Tris-HCl缓冲液(pH＝7.5)中加入上述不同浓度的草甘膦溶液，20μL、 500μmol/L的Cu2+和20μL、50mmol/L的OPD，在37℃环境下孵育4h后加入15μL之前制备的SiNPs原液进行反应，得到混合溶液并对该混合溶液的最终体积设定为1mL。然后，分别测量oxOPD在556nm处的荧光发射峰强度值和SiNPs在446 nm处的荧光发射峰强度值，设置的激发狭缝宽度为10 nm，发射的狭缝宽度为10 nm，测量后获得oxOPD在556 nm处的荧光强度F556，SiNPs在446nm处的荧光强度F446，并将其带入如下方程式内计算得到待测草甘膦溶液的浓度：
Y＝-2.665×X+5.670，
其中，X为草甘膦浓度，Y为荧光强度比F556/F446。
表1 SiNPs/OPD/Cu2+传感体系在实际样本中对草甘膦检测
| 实施例 | 添加量(μg/ml) | 检测(μg/mL) | 回收率(％) | RSD(％) |
| 空白例(自来水) | / | / | / | 3.12 |
| 1(自来水) | 0.30 | 0.29 | 96.93 | 5.54 |
| 2(自来水) | 0.50 | 0.46 | 91.25 | 5.91 |
| 3(自来水) | 1.00 | 1.04 | 103.71 | 5.87 |
| 空白例(长江水) | / | / | / | 2.18 |
| 4(长江水) | 0.30 | 0.28 | 92.46 | 4.32 |
| 5(长江水) | 0.50 | 0.48 | 96.57 | 0.80 |
| 6(长江水) | 1.00 | 0.91 | 91.42 | 3.72 |
通过上表可以看出，真实样品的回收率为91.25％～103.71％，相对标准偏差为0.80％～5.91％，实验结果证实了本发明所建立的用于测定实际样品中草甘膦的传感系统具有良好的实用性能。
二、SiNPs/OPD/Cu2+传感体系对草甘膦检测的选择性
对传感体系在不同物质中的抗干扰性做了进一步研究，将K+，Na+，Ca2+，Zn2+，Mg2+，Fe3+，Pb2+，Ni2+，Co2+，Cr2+，Ag+添加到SiNPs/OPD传感系统。如图11A显示，这些金属离子对SiNPs/OPD传感系统没有明显的影响，仅仅只有添加Cu2+时才可以导致SiNPs在446nm 处的荧光发射发生显著猝灭，而oxOPD的荧光发射在556nm处增加。虽然，Ag+也能使OPD 氧化形成oxOPD，但在本发明的研究中发现，由于Tris-HCl缓冲液中Cl-含量丰富，可以忽略Ag+的影响。
在农药抗干扰试验中，结果如图11B所示在SiNPs/OPD/Cu2+传感系统中，加入敌百虫、溴丙磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、毒死蜱等干扰农药均未引起明显的荧光信号变化，与其他农药不同的是，草甘膦的存在导致SiNPs在446nm处的荧光猝灭程度减弱，而oxOPD在556 nm处荧光强度增加。这些结果表明，该传感系统能够在较为复杂的环境下对草甘膦进行精准的检测，不会受到其他农药的干扰影响。
三、SiNPs/OPD/Cu2+传感体系的稳定性与重现性
1)对SiNPs荧光强度的长期检测评估该传感体系的稳定性
将本发明所述方法制备得到的SiNPs置于室温下，每5天测一次SiNPs的荧光强度值，结果如图12A所示。从图中可以得到SiNPs的荧光强度在存放了50天后并没有发生明显的变化，这说明本发明所构建的荧光传感体系具有良好的稳定性。
2)重现性
通过考察不同批次以及同一批次不同平行样间的荧光强度值的差异来评估所构建的传感体系对草甘膦检测的重现性，结果如图12B所示。SiNPs/OPD/Cu2+传感体系在十个不同合成批次和同一个合成批次五个平行样中对草甘膦检测的最大相对标准偏差分别为1.15％～5.71％。
以上结果表明本发明所构建的SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系在草甘膦的检测中具有良好的稳定性和重现性，具备推广应用潜力。
由此可见，本发明通过采用常见、安全的试剂和简单的工艺构建低成本的农药检测体系 (SiNPs/OPD/Cu2+)，实现了对草甘膦的快速检测；并且对草甘膦检测具有专一性，排除其他农药和金属离子的干扰；实现对低浓度草甘膦的检测，具有高灵敏度。
四、研究内容
本发明在对SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系的研究中发现，草甘膦的浓度与2，3-二氨基苯那嗪(oxOPD)的吸收光谱和SiNPs的荧光光谱之间存在一定规律。
在一个或多个实施例中，用本发明所构建的SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的响应性能进行了探究。如附图2A所示，随着草甘膦浓度的增加，在446nm处的SiNPs发射峰强度逐渐恢复，而在556nm处的oxOPD发射峰则显著下降。在附图2B中得知，当草甘膦浓度之间在0.15μg/mL至1.5μg/mL的范围内时，草甘膦浓度与荧光强度比F556/F446存在良好的线性关系，并进一步推导出如下方程式：
Y＝-2.665×X+5.670，(R2＝0.9930)
其中，X为草甘膦浓度，Y为荧光强度比F556/F446，R2为统计学中的决定系数，反应因变量的全部变异能通过回归关系被自然变量解释的比例，该决定系数越接近于1就说明本发明找到了能够非常敏感的表征SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系荧光强度变化的因素，即草甘膦浓度，也就是说草甘膦浓度变化大、则SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系的荧光强度比F556/F446变化也越大，因此，通过分别测量oxOPD在556nm处的荧光发射峰强度值和SiNPs在446nm处的荧光发射峰强度值，进而得到荧光强度比F556/F446，带入上述方程式便能精准地够获得草甘膦的浓度，特别是对0.45ng/mL～3.0μg/mL低浓度的草甘膦溶液的检测。
在SiNPs/OPD/Cu2+传感体系对草甘膦检测机理的深入研究中发现，Cu2+可以催化邻苯二胺(OPD)生成2,3-二氨基苯那嗪(oxOPD)，生成的oxOPD不仅在417nm处有紫外吸收峰，而且在556nm处有新的荧光发射峰，并且随着Cu2+浓度的增加，oxOPD的荧光强度明显增强，使oxOPD溶液颜色逐渐由无色变为黄色。而oxOPD的紫外吸收带与SiNP的荧光激发和发射光谱部分重叠，使得SiNPs在446nm处的荧光强度明显被oxOPD淬灭，参见图1。从附图3中可以看出，在Cu2+和OPD单独存在的作用下，SiNPs的荧光强度降低幅度几乎可以忽略不计。而在Cu2+和OPD同时存在时，Cu2+可以有效的触发OPD氧化形成oxOPD，使原溶液由无色变为黄色，氧化产物oxOPD不仅在556nm处有显著的荧光发射，而且在417nm 处有一个明显的紫外吸收峰。随着OPD和Cu2+的共同加入，SiNPs在446nm处的荧光强度明显降低，在556nm处却出现了新的发射峰。更意外的发现，草甘膦的存在会削弱oxOPD对SiNPs淬灭荧光，进而对这一现象进行机理探讨，可以推测内滤效应(IFE)或者荧光共振能量转移(FRET)存在的可能性。
当能量被供体吸收通过偶极-偶极相互作用转移到附近的受体物质时，能量转移就发生了。而SiNPs与oxOPD之间正好存在静电相互作用，缩短了两者之间的距离。如附图4B所示，SiNPs的Zeta电势为-29.1mV，即SiNPs的表面带负电荷，这可能是由于-OH、-COOH等基团的存在。相反，OPD被Cu2+催化氧化形成的oxOPD表面则带正电荷，Zeta电势为+2.68mV，参见附图4C，这可能是oxOPD表面存在的-NH+-等基团的原因。两者之间静电吸引力的作用，为荧光共振能量转移FRET提供了基础。另外，通常我们测量荧光寿命用于区分静态猝灭和动态猝灭，IFE常常是静态猝灭，荧光寿命的变化几乎可以忽略不计，而FRET一般是动态猝灭，常常伴随着显著的荧光寿命变化。FRET是一个非辐射的能量转换过程，供体的荧光寿命应该有足够长的时间来发生荧光反应，如附图4D，当不存在和存在oxOPD的环境下，SiNPs的荧光寿命分别为2.95ns和1.59ns，前后发生了大于1ns的变化。因此，所构建的荧光传感体系的猝灭机制可以归因于FRET原理。
另一方面，一个在556nm处新的发射峰值出现后，就形成了一个比率状态。当加入草甘膦时，Cu2+与草甘膦的络合作用使SiNPs在446nm处的荧光强度明显增强，同时在556nm处的发射强度降低，这种现象与测得的紫外-可见吸收光谱的结果一致，即草甘膦的存在减弱了oxOPD的吸收峰。通过分析发现，草甘膦表面的羧基基团(-COOH)和磷酸基团(-PO3H2)可以与Cu2+螯合形成可溶性N-(膦酰基甲基)甘氨酸-铜(Ⅱ)配合物，草甘膦的引入与Cu2+相互作用，阻碍了OPD的氧化，即OPD无法被Cu2+氧化生成oxOPD，则上述的FRET效应被抑制，因此，草甘膦浓度的变化影响着该体系中Cu2+的浓度变化，这些变化最终都反映在荧光强度比上，通过检测吸收光谱和荧光激发和发射光谱，将获得的数据代入上述方程式便能算出待测草甘膦的浓度。
本发明对SiNPs/OPD/Cu2+传感体系的检测条件做更进一步的研究，考虑Cu2+浓度、OPD 浓度、pH和反应时间等关键实验参数对该体系灵敏度的影响。
在一个或多个实施例中，OPD和Cu2+的摩尔浓度比为1：(0.001～0.1)，SiNPs溶液加入的体积为所述混合溶液体积的10～20‰。此处，摩尔浓度的单位为mol/L。这里加入的SiNPs溶液为通过本发明所述制备SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系中SiNPs的方法制备得到的SiNPs原液，该原液加入的体积为最终定容后溶液体积的10～20‰，优选为15‰。
在一个或多个实施例中，在SiNPs/OPD传感系统中添加了一系列不同浓度的Cu2+后，对SiNPs/OPD传感系统进行检测获得其荧光光谱，参见附图5A，在446nm处的SiNPs发射峰明显被猝灭，而在556nm处的oxOPD发射峰随着Cu2+浓度的增大而增强。参见附图5B，当Cu2 +的浓度从0.025μmol/L增加到20μmol/L时，荧光强度比F556/F446获得令人满意的线性关系(R2＝0.9930)，并且可以发现Cu2+的检测限为0.008μmol/L。在检测过程中，高浓度的 Cu2+会增大草甘膦定向分析的检测限，而较低的浓度Cu2+又会限制草甘膦检测的一个线性范围。其中，Cu2+浓度包括0.008μmol/L～20μmol/L及其之间所有的范围和子范围，例如 0.008μmol/L～0.1μmol/L、0.025μmol/L～0.05μmol/L、0.020μmol/L～0.5μmol/L、 0.008μmol/L～10μmol/L、0.5μmol/L～5μmol/L、2.5μmol/L～15μmol/L、5μmol/L～20μmol/L、 7μmol/L～15μmol/L、10μmol/L～15μmol/L、10μmol/L～20μmol/L、0.025μmol/L、0.05μmol/L、 0.1μmol/L、0.25μmol/L、0.5μmol/L、1μmol/L、2.5μmol/L、5μmol/L、7μmol/L、10μmol/L、15μmol/L、或者20μmol/L。
在一个或多个实施例中，在SiNPs/OPD传感系统中对OPD的浓度进行改变，对SiNPs/OPD传感系统进行检测，参见附图6A，可以看出荧光强度比F556/F446在OPD浓度升高后，逐渐趋于稳定，因此，OPD在SiNPs/OPD传感系统中的浓度包括不低于1.0mmol/L及其之间所有范围和子范围，例如1.0mmol/L～1.25mmol/L、1.0mmol/L～1.5mmol/L、 1.1mmol/L～1.5mmol/L、1.2mmol/L～1.25mmol/L、1.0mmol/L、1.25mmol/L、或者1.5mmol/L。
在一个或多个实施例中，对Tris-HCl缓冲液pH进行了研究，参见附图6B，可以看出发射强度的比值随pH值增加而增加。当pH值大于7.5时，发射强度比值逐渐减小减小。因此，Tris-HCl缓冲液pH值在6.5～10这一范围内都能引起荧光强度比F556/F446，Tris-HCl缓冲液pH值包括6.5～10及其之间所有范围和子范围，例如，6.5～7、7～8、8～9、9～10、6.5、7、7.5、 8、8.5、9、或者10。
在一个或多个实施例中，对Cu2+和OPD的孵育时间进行了研究，参见附图6C，在孵育时间进行到3.5h之前，荧光强度比F556/F446的变化较为平缓，这是由于在此之前Cu2+和OPD的反应较为平和，体系中oxOPD的浓度增加较为平稳，也相对较少，使得荧光强度比F556/F446也不大，而在孵育了3.5～4h之间，体系中oxOPD开始大量生成，更多的oxOPD参与进与SiNPs的静电作用中，这也使得荧光强度比F556/F446在3.5h之后陡然增加，而在4h之后趋于平稳，因此，孵育时间包括不小于4h及其之间所有范围和子范围，例如4h～4.5h、4.5h～5h、 4h、4.5h、或者5h。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，其特征在于，向Tris-HCl缓冲液中加入待测浓度的草甘膦溶液、硫酸铜和OPD，孵育一段时间后加入SiNPs溶液得到混合溶液；
然后，分别测量oxOPD在556nm处的荧光发射峰强度值和SiNPs在446 nm处的荧光发射峰强度值，其中，oxOPD在556 nm处荧光强度为F556，SiNPs在446nm处荧光强度为F446，并按如下方程式得到待测草甘膦溶液的浓度：
Y = -2.665×X + 5.670；
其中，X为草甘膦浓度，Y为荧光强度比F556/F446。
2.根据权利要求1所述基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，其特征在于，OPD和Cu2+的摩尔浓度比为1：(0.001~0.1)，SiNPs溶液加入的体积为所述混合溶液体积的10~20‰。
3.根据权利要求1所述基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，其特征在于，孵育温度为35~40℃。
4.根据权利要求1所述基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，其特征在于，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为6.5~10。
5.根据权利要求1所述基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，其特征在于，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为7~8。
6.根据权利要求1所述基于SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法，其特征在于，所述孵育的时间为4~6h。
7.一种如权利要求1~6任一所述SiNPs/OPD/Cu2+荧光传感体系对草甘膦的检测方法中SiNPs的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将柠檬酸三钠溶于超纯水中，通入氮气去除氧气，加入APTMS，搅拌均匀，将上述溶液转移至高压釜中，在恒温140~180℃下反应10~16小时，得到透明溶液，对该透明溶液进行透析后去除残留物，放置在4℃环境保存备用。
8.根据权利要求7所述的SiNPs的制备方法，其特征在于，柠檬酸三钠与APTMS的质量比为1:1~5。
9.根据权利要求7所述的SiNPs的制备方法，其特征在于，氮气通入时间为15~25min。
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Legal Events
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Granted publication date: 20210601 |