Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子检测环境水样中阴离子探讨

■牛丽

（广东省化工地质勘查院广东花都510800）

Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子检测环境水样中阴离子探讨

■牛丽

（广东省化工地质勘查院广东花都510800）

通过实验与分析，本文以Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子作为荧光探针，在改变不同的反应条件下建立一种能方便、快速检测水溶液中的阴离子的方法。

Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子阴离子荧光法

众多阴离子在生命科学、催化、药物及环境等方面都具有十分重要的作用。在生命体系中，阴离子普遍存在，比如核苷酸盐、多肽、氨基酸等有机阴离子化合物，以及碳酸根、磷酸二氢根、氯离子、硝酸根、碘离子等无机阴离子。在环境改造方面，检测阴离子可以实现追踪化学工程的污染，进行环境检测。因此，阴离子识别与传感体系的研究越来越受到人们的广泛关注。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：1-乙基-3（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐及N-羟基丁二酰亚胺购买于Sigma-Aldrich试剂公司，罗丹明B购买于天津市光复精细化工研究所，FeCl3?6H2O，FeCl2?4H2O和丙烯酸、氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等试剂均为分析纯，所用水为超纯水（电阻率＞18 MΩ/cm）。主要仪器：RF5301PC荧光光谱仪（Shimadzu公司）、84-1磁力搅拌控温加热套（山东鄄城仪器有限公司）、集热式恒温水浴锅（山东鄄城仪器有限公司）、DZF-6020真空干燥箱（郑州予华仪器制造有限公司）。

1.2 Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子的制备

Fe3O4@PAA-R荧光纳米粒子的合成主要是参考文献 [4-5]的方法。首先，采用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子。其次，在室温下，将7.5 mmol丙烯酸单体和2.5 mL H2O2加入到剧烈搅拌的50 mL Fe3O4纳米粒子溶液中，反应15 min后，用超纯水洗涤3次，于70℃真空干燥箱中烘干备用。最后，将0.5 mL氨基化RB、1.9 mmol EDC以及1.9 mmol NHS加入到50 mL Fe3O4@PAA的溶液中，搅拌反应45 min后，将沉淀与溶液分离，并用超纯水洗涤，至上清液为无色，将所得的纳米粒子于真空干燥箱中烘干备用。

1.3 方法

向10 ml比色管中依次加入0.25 ml Fe3O4@PAA-RB荧光探针和一系列不同浓度的含氯离子的标准贮备液，用超纯水定容到10 ml，混合均匀后，室温下反应半小时，在荧光光谱仪上以空白试剂为参比，在Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子的最大激发波长λex= 554 nm和发射波长λem=581 nm处测定荧光强度的变化。

2 结果与分析

2.1 荧光光谱的变化

在水溶液中，Cl-对Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子的荧光光谱的影响过程。未加入Cl-之前Fe3O4@PAA-RB的溶液表现出比较弱的荧光。随着Cl-的加入，Fe3O4@PAA-RB的溶液的荧光强度有所增强，并且随着Cl-浓度的不断增大，Fe3O4@PAA-RB溶液的荧光强度显著增强，且二者之间呈现非常良好的线性关系。因此，Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子可以作为一个新的荧光探针，可以灵敏的检测水样中的氯离子。

2.2 优化实验条件

2.2.1 反应时间对Fe3O4@PAA-RB溶液检测水样中阴离子的影响

在实验中，我们通过改变Fe3O4@PAA-RB和Cl-的反应时间，观察 Fe3O4@PAA-RB溶液的荧光光谱的变化，来探讨Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子对环境水样中阴离子的检测效果。试验发现，Cl-对Fe3O4@PAA-RB溶液荧光信号的增敏在30 min即可达最大，而在60 min内，其荧光强度不会发生太大的变化，因此，在后续研究中，我们选取反应时间为30 min。

2.2.2 反应温度对Fe3O4@PAA-RB溶液检测水样中阴离子的影响

在确定反应时间的前提下，改变反应的温度。实验结果显示，溶液在室温下，荧光增敏较大，且Fe3O4@PAA-RB溶液的荧光光谱能保持稳定的变化。

2.2.3 溶液的pH对Fe3O4@PAA-RB溶液检测水样中阴离子的影响

溶液的pH值对荧光探针的稳定性和灵敏度都具有非常重要的影响。在室温下，Fe3O4@PAA-RB和Cl-反应30 min后，分别用缓冲溶液调节溶液的pH值，探究溶液pH对体系荧光强度的影响。从实验结果中，我们发现当溶液pH＜7.0时，加入Cl-后，体系的荧光强度随溶液pH的增大而增加；当pH=7.0时，体系的荧光强度达到最大，之后体系的荧光强度随溶液pH的增大而逐渐减小。

2.2.4 共存离子对Fe3O4@PAA-RB溶液检测水样中阴离子的影响

在最佳的试验条件下，考察了水中常见阴离子对氯离子检测的影响。如：NO3-、SO42-，相同浓度的阴离子对测定结果产生正干扰。实验结果说明，提出的方法可用于检测水中阴离子的总量。

2.2.5 荧光探针浓度对水样中阴离子检测的影响

在pH=7.0中，室温反应3 0 min后，研究Fe3O4@PAA-RB浓度对体系荧光强度的影响。结果表明：体系中适当增加Fe3O4@PAA-RB的浓度，体系荧光信号强度增强，但当Fe3O4@PAA-RB浓度大于0.10μmol/L后，荧光信号强度达最大。考虑到测量方法的灵敏度和线性范围，后续研究中的浓度选用0.10 μmol/L。

2.2.6 环境水样中阴离子的检测

我们采集了不同的环境水样。首先，水样采用0.45 μm微孔滤膜过滤掉悬浮物，然后再室温下，采用该方法测定了水样中阴离子的含量，同时进行了加标回收试验。

3 结束语

本文中采用Fe3O4@PAA-RB复合纳米粒子作为荧光探针，探讨了反应时间、反应温度、反应的pH值等因素对环境水样中阴离子的检测效果，确定了最佳的反应条件，取得了令人满意的实验结果，这为环境水样中阴离子的检测提供了一种新的荧光检测法。该方法能够快速，简便的检测出水样中的阴离子，在一定程度上避免了有毒有害的有机试剂的使用及复杂繁琐的萃取过程。

[1]李敏睿,郭永亮,杨保平,等.基于脲衍生物阴离子识别的电化学检测 [J].化学进展,2015,27(5):559-570.

[2]王朱良.环境中阴离子表面活性剂检测方法研究进展 [J].日用化学品科学, 2011,34(12):31-33.

[3]饶通德.-位聚合法合成Fe3O4/聚丙烯酸纳米粒子及其吸附性能研究 [J].西南民族大学学报·自然科学版,2011,37(5):791-794.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-6-395-1