水中铬离子的快速检测方法研究

屈武林 王秋侠(天津华北地质勘查局核工业二四七大队 300270)

一、实验部分

1.仪器和试剂

F-4500型荧光分光光度计(日本日立)；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器；Lambda 35紫外-可见分光光度计；pHS-3C精密pH计；ZF7三用紫外分析仪(巩义予华仪器有限公司)；SZ-93自动双重蒸馏器。

二氧化碲(TeO2)，硼氢化钠(NaBH4)，氯化镉(CdCl2·2.5H2O)，巯基乙酸(TGA)，Cr3+标准溶液(1.0×10-3mol/L)，其它浓度的Cr3+溶液均由该浓度稀释而得；其它试剂均为分析纯；实验用水均为二次蒸馏水。

2.量子点的制备

实验中参照文献合成了CdTe量子点，其中Cd2+：TeO2：TGA=1:10:2.4，合成的量子点的发射峰位置为553nm处。量子点的具体合成步骤如下：磁力搅拌状态下，在250mL圆底烧瓶中加入0.2284g的CdCl2·2.5H2O、167μL的巯基乙酸。用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节体系的pH=11，然后再加入0.4mmol的NaBH4，将体系的pH再次调节到11，最后加入0.05mmol的TeO2，整个过程保持系统的体积为100mL。在搅拌状态下，将体系放置于100℃沸水浴中回流，反应1.5小时，即可得到TGA修饰的CdTe量子点。制备得到的量子点的浓度为5×10-4mol/L(根据Te的浓度计算)。

3.铬离子的检测

取1mL TGA修饰的CdTe量子点溶液置于10mL比色管中，然后加入1mL的Cr3+溶液，最后加入pH=7.4的PBS缓冲溶液(0.01mol/L)定容。在室温下反应30m in，以472nm为激发波长，在F-4500型荧光分光光度计上进行荧光强度检测试验，测定体系的荧光强度(F)，并观察强度变化。按同样方法测定不加Cr3+溶液的量子点的荧光强度(F0)。

二、结果与讨论

1.反应时间的选择

检测体系中未加Cr3+溶液时，量子点的荧光强度稳定，当加入微量Cr3+溶液后，荧光强度则出现波动。在30分钟之后，荧光强度趋于平稳。因此，本实验中反应时间选择30分钟。

2.反应温度的选择

本实验分别在在室温、30℃、40℃操作，实验结果显示，在室温时检测结果即可达到要求，因此将反应温度选择为室温。

3.反应的pH的选择

本实验在PBS缓冲溶液的浓度为0.01mol/L的不同的pH值环境下，测定了不加Cr3+溶液的量子点的荧光强度(F0)和体系的荧光强度(F)，得出在pH=7.4的条件下，量子点的荧光猝灭程度最为明显，所以将pH=7.4作为反应的最佳pH条件。

4.共存离子的影响

在Cr3+溶液为1×10-6mol/L的条件下，检测500倍的K+、Na+、I-、Cl-；100倍A l3+、Fe3+、Mg2+、Ca2+、NO3-、CO3-对实验结果的影响，从结果可以看出，水中一些常见的共存离子对实验的测定结果的干扰可以忽略。

5.工作曲线和线性范围

在上述最佳条件下，加入相同体积的不同浓度的Cr3+溶液后，体系发射光谱如图1所示。由图1可看出，加入微量的Cr3+溶液之后，量子点的荧光强度有明显的下降，并且随着Cr3+溶液的浓度的增加，其荧光强度不断下降。

图1 不同浓度Cr3+溶液对TGA-CdTe(5×10-4mol/L))荧光强度的影响：(a)0，(b)1.0×10-9，(c)1.0×10-8，(d)1.0×10-7，(e)1.0×10-6；插图为标准曲线图

在处理数据的过程中发现，当Cr3+溶液的浓度范围在1.0×10-9~1.0×10-6mol/L时，TGA-CdTe量子点的猝灭程度(F0/F)与Cr3+溶液的浓度之间的关系符合线性回归方程：

式中：C为Cr3+溶液的浓度，相关系数为0.994。

6.水样分析

取一定量的水样，将已知量的标准Cr3+溶液加入到水样中，按照上述实验过程测定该方法的回收率，所得结果列于表2。从表2中可以看出，该方法的回收率为99%-105%范围内，

表2 水样中Cr3+的回收率实验结果

结论

研究表明，以水溶性TGA-CdTe量子点为荧光探针检测Cr3+是一种快速方便，灵敏度高、检出限低的新的分析方法。

[1]Nazza lAY，Qu LH，Peng XG.Nano Let，t2003，3(6):819.

[2]吴东平，张勇，冯如朋，等．分析测试学报，2008，27(6):638.