基于对曙红Y和罗丹明B之间的能量转移反应的荧光光谱法测定痕量锰

崔 英，张 楠

（河南科技学院资源与环境学院，新乡453003）

基于对曙红Y和罗丹明B之间的能量转移反应的荧光光谱法测定痕量锰

崔 英，张 楠

（河南科技学院资源与环境学院，新乡453003）

在pH 5.5的乙酸盐缓冲溶液中，并在十二烷基苯磺酸钠的存在下，曙红Y与罗丹明B之间发生能量转移，导致罗丹明B的荧光增强；而在40℃温度条件下，当有锰（Ⅱ）存在时，罗丹明B在波长576nm处的荧光发射发生猝灭现象。进一步试验表明，当在激发波长为508nm和发射波长为576nm的条件下，上述荧光猝灭的强度ΔF，即试液中无锰（Ⅱ）及有锰（Ⅱ）存在时所测得的荧光强度F1及F2之差，与锰（Ⅱ）的浓度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1范围内呈线性关系，检出限（3s／k）为4.0×10－9mol·L－1。据此提出了测定样品中痕量锰（Ⅱ）的荧光光谱法。应用此方法对同一试样中痕量锰作了测定，并以此样品作基体，用标准加入法进行回收试验，测得回收率为106%，样品测定值的相对标准偏差（n＝11）为4.8%。

荧光光谱法；能量转移；曙红Y；罗丹明B；荧光猝灭；痕量锰（Ⅱ）

锰是人体内必需的微量元素，锰缺乏会导致生长发育迟缓，中枢神经系统异常，而锰摄入量过多则可导致中枢神经障碍运动失调，因此研究痕量锰的测定方法具有重要意义。锰的测定方法主要有原子

吸收光谱法［1－2］、催化动力学光度法［3－4］、荧光光谱法［5－6］、化学发光法［7－8］、电感耦合等离子体质谱法［9－10］和电感耦合等离子体原子发射光谱法［11－12］等。荧光光谱法具有灵敏度高、选择性好、检出限低等优点，被广泛应用在药物、食品、环境的痕量分析等多个领域。有研究者用荧光共振能量转移法测定锰［13］，效果较好。本工作提出了曙红与罗丹明B之间能量转移的荧光光谱法测定痕量锰的方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

PE LS55型荧光分光光度计；HH－4型恒温水浴锅；BS224S型电子分析天平；SG2001型超纯水系统；50mL具塞比色管。

锰标准溶液：1.0×10－2mol·L－1，称取一水合硫酸锰（MnSO4·H2O）0.422 5g置于250mL容量瓶中，用水溶解并定容。

罗丹明B储备溶液：1.0×10－4mol·L－1。

曙红Y储备溶液：1.0×10－4mol·L－1。

十二烷基苯磺酸钠溶液：1.0×10－3mol·L－1。

所用试剂均为分析纯，试验用水为二次去离子水。

1.2 试验方法

取两支50mL比色管，分别依次加入1.0× 10－7mol·L－1曙红Y溶液2.0mL、1.0× 10－5mol·L－1罗丹明B溶液1.0mL，1.0× 10－3mol·L－1十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液1.5mL和pH 5.5的乙酸钠－乙酸缓冲溶液1.0mL，向其中一支加入1.0×10－2mol·L－1锰标准溶液0.5mL（催化体系），另一支不加锰标准溶液（非催化体系），均定容至25mL，摇匀，置于40℃恒温水浴中加热4min，立即取出用流水冷却1min，用1cm石英比色皿，在激发波长（λex）为508nm，发射波长（λem）为576nm处测定非催化体系的荧光强度（F1）和催化体系的荧光强度（F2），计算得到荧光猝灭强度（ΔF＝F1－F2）。

2 结果与讨论

2.1 曙红Y－罗丹明B的能量转移

分子间产生能量转移的条件是给体的发射光谱与受体的激发光谱要有相当的重叠。曙红Y的最大发射波长为537nm，罗丹明B的最大激发波长为550nm，二者相差13nm，满足能量转移的条件。为保证效果，以508nm为激发波长，在表面活性剂SDBS存在下，扫描曙红Y、罗丹明B的荧光光谱，见图1。

图1 罗丹明B浓度对曙红Y－罗丹明B的能量转移的影响Fig.1 Effect of concentration of RB on the energy transfer between EY and RB

由图1可知：固定曙红Y的用量，逐渐增加罗丹明B的用量，537nm处曙红Y的荧光强度降低，而576nm处罗丹明B的荧光强度显著增强，可见两者之间发生了能量转移。

2.2 曙红Y与罗丹明B浓度对能量转移效率的影响

试验考察了曙红Y溶液和罗丹明B溶液的浓度对能量转移荧光体系的影响，计算能量转移效率η＝1－F／F0（其中F为受体存在时给体的荧光强度，F0为无受体存在时给体的荧光强度）。结果表明：随着罗丹明B溶液浓度的增加，能量转移效率逐渐增大；当罗丹明B溶液浓度为2.0×10－5mol· L－1时，能量转移效率最大。但考虑到仪器限制，试验选择1.0×10－7mol·L－1曙红Y溶液用量为2.0mL，1.0×10－5mol·L－1罗丹明B溶液用量为1.0mL。

2.3 反应体系条件的选择

2.3.1 表面活性剂用量

试验考察了SDBS、十二烷基硫酸钠（SLS）、十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）等3种表面活性剂对体系ΔF的影响。结果表明：分别加入1.0× 10－3mol·L－1SDBS溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5mL时，随SDBS用量的增加，ΔF逐步增大；SDBS用量为1.5mL时，ΔF达到最大，随后又下降。1.0×10－3mol·L－1SLS溶液用量为0.5～2.0mL时，ΔF也呈现先增后降的趋势；SLS用量为1.5mL时，ΔF达到最大。1.0×10－3mol·L－1CTAMB溶液用量为2.0mL时，体系的ΔF达到最大。综合比较3种表面活性剂，SDBS的活化效果最好。试验选择SDBS为体系的表面活性剂，其用量为1.5mL。

2.3.2 缓冲溶液酸度

试验选择乙酸钠－乙酸缓冲溶液调节体系的酸度，考察了pH 5.0，5.5，6.0，6.5的乙酸钠－乙酸缓冲溶液和pH 7的水对体系ΔF的影响。结果表明：当缓冲溶液的pH为5.5时，体系的ΔF达到最大。因此试验选择乙酸钠－乙酸缓冲溶液的pH为5.5。

2.3.3 加热时间

试验考察了加热时间分别为2，4，6，8，10，12，14min时对体系ΔF的影响，结果表明：加热时间对ΔF的影响不大，超过4min后ΔF的波动比较平稳。考虑到试验效率，选择加热时间为4min。

2.3.4 加热温度

试验考察了加热温度分别为20，25，30，35，40，45℃时对体系ΔF的影响。结果表明：随加热温度升高，ΔF增加；当达到40℃时，ΔF最大；随着温度继续升高，ΔF下降，而且光谱信号出现波动的情况。试验选择加热温度为40℃。

2.4 干扰试验

在优化的试验条件下，试验考察了常见离子对1.0×10－7mol·L－1锰（Ⅱ）的干扰情况。结果表明：当相对误差在±5%以内时，3 000倍的NO3－、SO42－、NH4＋、K＋、Cl－，1 000倍的Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、CO32－，50倍的Ag＋，20倍的Pb2＋、Al3＋，10倍的Cd2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋，5倍的Ni2＋、Co2＋不干扰测定。

2.5 标准曲线与检出限

按试验方法对锰（Ⅱ）的标准系列进行测定，锰（Ⅱ）的浓度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1范围内与荧光猝灭强度呈线性关系，线性回归方程为ΔF＝2.448×108c＋33.19，相关系数为0.999 0。

根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐的计算方法，以3s／k（其中s为空白的标准偏差，k为标准曲线斜率）计算得到方法的检出限为4.0× 10－9mol·L－1。

2.6 样品分析

取信阳毛尖经湿式消解处理后，按试验方法平行测定11次，并进行加标回收试验，结果见表1。

表1 样品中锰（Ⅱ）的分析结果（n＝11）Tab.1 Analytical result of Mn（Ⅱ）in the sample

［1］ 陈姚，张宏，罗娅君，等.浊点萃取－火焰原子吸收联用法对微量锰的研究［J］.四川师范大学学报（自然科学版），2015，38（2）：275－279.

［2］ 文婧，孙洪章，卢静华.火焰原子吸收光谱法测定针状石油焦中钾铅镁锌铜锰［J］.冶金分析，2015，35（3）：46－50.

［3］ 白亮，韩权，白雪.双波长双指示剂催化动力学光度法测定茶叶和水中微量锰［J］.理化检验－化学分册，2015，51（5）：701－703.

［4］ 厉帅，张爱英，肖葳蕤，等.双波长双指示剂催化动力学光度法测定几种中药中的痕量锰［J］.淮北师范大学学报（自然科学版），2015，36（1）：56－60.

［5］ 李满秀，张力升，张强.CdTe量子点荧光猝灭法测定锰［J］.冶金分析，2014，34（6）：61－63.

［6］ 张秀芳，陆晓明.熔融制样－X射线荧光光谱法测定锰铁中硅、锰、磷、铬、镍和铜［J］.理化检验－化学分册，2015，51（8）：1110－1112.

［7］ 李薇，叶芝祥，徐婷婷.化学发光分析法同时测定水中钴和锰的研究［J］.分析试验室，2008，27（增2）：55－58.

［8］ 谢太平，刘成伦，张立科.流动注射化学发光法测定废水中Mn（Ⅱ）［J］.分析试验室，2010，29（6）：78－80.

［9］ 李龙，高晓阳，陈艾亭，等.微波消解－电感耦合等离子体质谱法测定麻黄中的铜、锰、锌、镍［J］.质谱学报，2013，34（3）：157－162.

［10］ 张江义，王小菊，李国敏.微波消解－电感耦合等离子体质谱法同时测定食品中的主、微量元素［J］.分析化学，2014，42（11）：1076－1079.

［11］ 蔡祖成，韩金凤，张军.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硅灰石中钙镁铝铁锰［J］.冶金分析，2013，33（7）：45－50.

［12］ 高颂，庞晓辉，王桂军.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Ti3Al基合金中钒、铬、锰、铁、铜、镍和锆的含量［J］.理化检验－化学分册，2015，51（5）：716－718.

［13］ 刘卫洁，杨贵亭，朱晓敏，等.曙红Y－中性红荧光共振能量转移体系测定茶叶中的锰［J］.化学试剂，2013，35（7）：628－630.

Fluorescent Spectroscopy Determination of Trace Amounts of Manganese Based on the Energy Transfer Between Eosin Y and Rhodamine B

CUI Ying，ZHANG Nan
（College of Resource and Environment，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang453003，China）

In an acetate buffer solution of pH 5.5and in the presence of sodium dodecyl benzene sulfonate，enhancement of fluorescence intensity of rhodamine B was observed due to the occurrence of energy transfer between eosin Y and rhodamine B.It was shown further that when under a temperature of 40℃and in the presence of trace amounts of Mn（Ⅱ），the fluorescence of rhodamine B emilted at 576nm was quenched and that linear relationship was obtained between the magnitude of the fluorescence quenching，ΔF［which is the difference of fluorescence intensity of the test solution without Mn（Ⅱ），F1and of that with Mn（Ⅱ），F2measured atλex＝508nm andλem＝576nm］and the concentration of Mn（Ⅱ）ion in the range of 1.0×10－8－2.0×10－7mol·L－1，with detection limit（3s／k）of 4.0×10－9mol·L－1.Based on these facts，a method of fluorescent spectroscopy determination of trace amount of Mn（Ⅱ）in samples was proposed.Tests for precision and recovery（by standard addition method）were performed by analyzing a substantial sample with the proposed method，giving values of RSD（n＝11）of 4.8%and of recovery of 106%.

Fluorescent spectroscopy；Energy transfer；Eosin Y；Rhodamine B；Fluorescence quenching；Trace amount of Mn（Ⅱ）

O657.34

A

1001－4020（2017）04－0429－03

10.11973／lhjy－hx201704012

2016－04－03

河南省教育厅科学技术研究重点项目（14A610014；13A610514）；河南省科技厅基础与前沿研究项目（132300410139）

崔英（1980－），女，河南新乡人，讲师，硕士，研究方向为环境分析化学。E－mail：13837350318＠163.com