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基本信息

項(xiàng)目名稱：
熒光光度法檢測(cè)鉻離子
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
我們課題組合成了一種帶吡啶基的TPE衍生物，這種熒光分子對(duì)三價(jià)金屬離子有特殊響應(yīng)，在含有包括Cr3+離子多種金屬離子的混合溶液中加入熒光分子，即可通過(guò)溶液的熒光顏色和強(qiáng)度變化選擇性地、快速地檢測(cè)到Cr3+離子的存在，并通過(guò)工作曲線確定濃度高低。
詳細(xì)介紹：
我們?cè)趯W(xué)習(xí)中了解到Cr3+離子具有限制作物根的生長(zhǎng)、影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、抑制細(xì)胞分裂、對(duì)骨細(xì)胞合成產(chǎn)生損害甚至?xí)姓T發(fā)基因突變和致癌的可能。目前實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)鉻含量的方法多數(shù)用于檢測(cè)總鉻含量，單獨(dú)檢測(cè)三價(jià)鉻的方法普遍操作繁復(fù)，應(yīng)用范圍較窄。 相比之下，熒光光度法更加直觀，操作簡(jiǎn)便，而且同樣具有靈敏度高、檢測(cè)限低的優(yōu)點(diǎn)。特別是近年來(lái)熒光技術(shù)發(fā)展迅速，在化學(xué)檢測(cè)、生物檢測(cè)、醫(yī)療診斷和傳感器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有用熒光技術(shù)檢測(cè)Cr3+離子的方法。 目前我們實(shí)驗(yàn)室合成了一種帶吡啶基的TPE衍生物，可以在不同酸度的水溶液中發(fā)射出不同顏色和亮度的熒光。相比于眾多過(guò)渡金屬和重金屬如（Pb2+、Cd2+、Hg2+、Ag+），除Fe3+離子之外，Cr3+離子最容易水解造成pH值降低。因此，在含有包括Cr3+離子多種金屬離子的混合溶液中加入熒光分子，即可通過(guò)溶液的熒光顏色和強(qiáng)度變化選擇性地、快速地檢測(cè)到Cr3+離子的存在；并通過(guò)工作曲線確定濃度高低，并且我們嘗試將這種熒光物質(zhì)分散到濾紙中，做成一種類似于pH試紙的可以方便檢測(cè)水中鉻離子的試紙，從而將這種方法發(fā)展成為一種簡(jiǎn)便易行的、高效率的檢測(cè)技術(shù)。

作品圖片

  • 熒光光度法檢測(cè)鉻離子
  • 熒光光度法檢測(cè)鉻離子
  • 熒光光度法檢測(cè)鉻離子

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

鉻離子對(duì)環(huán)境和人體都有著巨大危害，目前檢測(cè)方法普遍繁復(fù)，不夠直觀。我們課題組合成了一種帶吡啶基的TPE衍生物，這種熒光分子對(duì)三價(jià)金屬離子有特殊響應(yīng)，在含有包括Cr3+離子多種金屬離子的混合溶液中加入熒光分子，即可通過(guò)溶液的熒光顏色和強(qiáng)度變化選擇性地、快速地檢測(cè)到Cr3+離子的存在，并通過(guò)工作曲線確定濃度高低。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

1. 能夠單一性的檢測(cè)Cr3+離子而不是總鉻； 2. 靈敏度高，鉻離子達(dá)到20μmol/L時(shí)即可被檢測(cè)出來(lái)。 3. 不受共存在的二價(jià)過(guò)渡金屬離子和重金屬離子如鉛、汞、鎘、銀的干擾，具有專一性； 4. 做成試紙等形式，可以進(jìn)行快速地檢測(cè)，可供普通人在生活中直觀檢驗(yàn)，能夠得到大范圍的推廣。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

1.發(fā)展出一種用熒光光度法檢測(cè)Cr3+離子的可行路線，方便大眾檢測(cè)； 2.該成果的取得在環(huán)境污染物的化學(xué)檢測(cè)方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義； 3.為相關(guān)領(lǐng)域的研究奠定了基礎(chǔ)。 4.為熒光檢測(cè)技術(shù)提供了新思路。

學(xué)術(shù)論文摘要

熒光光度法具有操作簡(jiǎn)便、過(guò)程直觀、易于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。本文系統(tǒng)地研究了帶吡啶基的四苯基乙烯衍生物熒光分子對(duì)不同金屬離子和混合離子的響應(yīng)，證明其可以在多種金屬離子中有選擇性地檢測(cè)三價(jià)金屬離子，并且不受其他離子干擾。Cr3+離子對(duì)環(huán)境和人體都有著巨大的危害，因此特別針對(duì)Cr3+離子我們進(jìn)行了進(jìn)一步對(duì)照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)其離子濃度達(dá)到20μmol/L時(shí)就可被此熒光分子檢測(cè)出來(lái)，觀察到明顯的熒光顏色和強(qiáng)度的變化，從而獲得了一種全新的靈敏方便的檢測(cè)Cr3+離子的方法。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

該項(xiàng)目提出的熒光檢測(cè)方法具有操作簡(jiǎn)便、圖像直觀、易于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的先進(jìn)性。目前的研究結(jié)果已經(jīng)表現(xiàn)出很好的可操作性和較高的靈敏度。因此，該項(xiàng)目的全面完成，將得到具有很高的科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景的新方法新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫景志. 用帶吡啶官能團(tuán)的四苯基乙烯衍生物在多種金屬離子中無(wú)掩蔽檢測(cè)M3+離子，全國(guó)第八屆有機(jī)固體電子過(guò)程學(xué)術(shù)討論會(huì)，西安，2010年6月． [2] Hong, Y.; Lam, J.W.Y.; Tang, B. Z. Aggregation-Induced Emission: Phenomenon, Mechanism and Applications. Chem. Commun. 2009, 4332. [3] Zucchero, A.J.; Wilson, J.N.; Bunz, U.H.F. Cruciforms as Functional Fluorophores: Response to Protons and Selected Metal Ions. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11872. [4] Wilson, J.N.; Bunz, U.H.F. Switching of Intramolecular Charge Transfer in Cruciforms: Metal Ion Sensing. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4124. [5] Ast, S.; Muller, H.; Flehr, R.; Klamroth, T.; Walz, B.; Holdt, H.-J. High Na+ and K+-induced fluorescence enhancement of a p-conjugated phenylaza-18-crown-6-triazol-substituted coumarin fluoroionophore. Chem. Commun., 2011, 47, 4685. [6] Zhou, X.; Jin,X.; Li, D.; Wu, X. Selective detection of zwitterionic arginine with a new Zn(II)-terpyridine complex: potential application in protein labeling and determination. Chem. Commun., 2011, 47, 3921.

同類課題研究水平概述

熒光分析法具有直觀，操作簡(jiǎn)便，靈敏度高、檢測(cè)限低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在化學(xué)檢測(cè)、生物檢測(cè)和太陽(yáng)能電池、LED等先進(jìn)光電功能材料的評(píng)價(jià)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。用于化學(xué)或生物檢測(cè)的基本原理是如下：首先尋找一種熒光生色團(tuán)，通過(guò)化學(xué)方法在生色團(tuán)上連接能夠與被檢測(cè)物發(fā)生特殊相互作用的官能團(tuán)，從而得到熒光試劑；然后，將適量的被檢測(cè)物與合成的熒光試劑混合，因?yàn)槎@之間的特殊相互作用引起熒光生色團(tuán)的電子結(jié)構(gòu)變化，所以熒光光譜（發(fā)光顏色、強(qiáng)度等）也發(fā)生變化；在此基礎(chǔ)上，建立起熒光光譜變化與被檢測(cè)物濃度變化之間的關(guān)系，得到工作曲線或者建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)；最后，利用工作曲線和數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其它含未知濃度的待檢測(cè)物的樣品進(jìn)行檢測(cè)。 金屬離子的檢測(cè)一般是通過(guò)金屬離子與特定的絡(luò)合/螯合試劑實(shí)現(xiàn)的。帶有絡(luò)合/螯合基團(tuán)的熒光分子與相應(yīng)的金屬離子發(fā)生作用后，能引起熒光光譜的變化，從而使金屬離子得以檢測(cè)。這種方法在許多過(guò)渡金屬離子如Pb2+、Cd2+、Hg2+等的檢測(cè)中有很多高水平的研究報(bào)道，顯示了良好的應(yīng)用前景。Cr3+離子具有若干生物功能，過(guò)量攝入限制作物根的生長(zhǎng)、抑制細(xì)胞分裂、對(duì)骨細(xì)胞合成產(chǎn)生損害甚至有致癌的可能。但是，由于目前沒(méi)有與Cr3+離子進(jìn)行有效絡(luò)合/螯合的試劑，因此用于重金屬離子檢測(cè)的熒光技術(shù)對(duì)Cr3+離子不適用。目前檢測(cè)鉻含量的傳統(tǒng)方法主要有：紫外光譜法、電化學(xué)分析法、高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼光度法（總鉻）、火焰原子吸收法（總鉻）、硫酸亞鐵銨容量法（總鉻）等，紫外光譜法靈敏度較高，應(yīng)用范圍廣，但過(guò)程不夠直觀；電化學(xué)分析法準(zhǔn)確度高，測(cè)量范圍寬，儀器設(shè)備較為簡(jiǎn)單，但選擇性差；火焰原子吸收法準(zhǔn)確度較高，但操作復(fù)雜，容易受到干擾；硫酸亞鐵銨容量法選擇性較強(qiáng)，但較為費(fèi)時(shí)、過(guò)程繁雜，精度不夠理想；高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼光度法為目前化驗(yàn)室最常用檢測(cè)方法，但操作條件較為苛刻，顯色物穩(wěn)定性差。且在這些測(cè)量方法中，多用于檢測(cè)總鉻含量，單獨(dú)檢測(cè)三價(jià)鉻的方法普遍操作較為繁復(fù)，應(yīng)用范圍較窄。 本作品的目標(biāo)就是探索用熒光技術(shù)檢測(cè)Cr3+離子的可行性，闡明其工作原理，建立一種新的檢測(cè)方法。
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