[发明专利]一种快速检测河水中痕量Hg2+浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属检测技术领域，特别涉及一种利用荧光共振能量转移技术快速检测河水中痕量Hg²⁺浓度的方法。

背景技术

Hg²⁺是一种常见的重金属污染物，由于其高度的挥发性和毒性，Hg²⁺在环境污染研究和元素地球化学研究中是代表性元素。水中的Hg²⁺来自大气及工农业生产的污染。研究表明，Hg²⁺对人类健康具有极大的威胁。目前，水中汞的测定方法较多，有冷原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、紫外分光光度法，还有HPLC-ICP/ MS等，但是这些方法有的操作复杂，成本高，有点灵敏度达不到要求。因此，寻找对水中痕量Hg²⁺进行选择性好，高灵敏的分析检测方法具有重要的现实意义。荧光共振能量转移技术具有检测方便，设备简单，灵敏度高等特点，近年来在分析检测上得到了广泛的应用。量子点作为一种新型的荧光试剂，具有许多优良的光学性质。因此，量子点可以成为比有机荧光分子更好的能量转移的供体或受体。近几年，已经有不少报道将量子点作为供体而建立了能量转移体系，而量子点作为能量转移受体的研究则相对较少。利用碲化镉量子点作为受体建立能量转移体系用于检测Hg²⁺的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单，灵敏度高，选择性好，方便快速的检测河水中痕量Hg²⁺浓度的方法。

本发明的思路：以荧光增白剂作为荧光能量转移的给体，碲化镉量子点作为受体，构成性能稳定的能量转移体系，荧光增白剂将能量传递给碲化镉量子点，使其成为荧光强度更高的超灵敏荧光探针；加入Hg²⁺后，使碲化镉量子点的荧光强度猝灭，且其猝灭值与Hg²⁺的浓度在8.0~800.0纳克/升范围内呈良好的线性关系，从而建立检测Hg²⁺浓度的新方法。

本发明的具体机理：碲化镉量子点在合成的过程中修饰上了大量的巯基乙酸，Hg²⁺与碲化镉量子点表面覆盖的巯基乙酸上的羧基有较强的亲和力，所以Hg²⁺对碲化镉量子点的荧光猝灭可认为是Hg²⁺与羧基的亲和力导致Hg²⁺被吸附在碲化镉量子点上，使碲化镉量子点与Hg²⁺间可发生有效的电子转移，导致碲化镉量子点的荧光被猝灭。

具体步骤为：

(1) 水溶性碲化镉量子点的合成：

a.在一个25毫升的三口烧瓶中分别加入0.03~0.06克的碲粉、0.10~0.13克硼氢化钠和4~6毫升二次水，混合均匀，在60~70℃水浴和磁力搅拌下反应15~30分钟，制得紫色透明的的碲氢化钠水溶液。

b.在氮气保护下，在180~220毫升浓度为2.5×10^-3摩尔/升氯化镉水溶液中，加入0.08~0.12毫升分析纯巯基乙酸，用氢氧化钠调节pH为9~11，强搅拌下，迅速加入4~6毫升步骤(1)第a步制得的碲氢化钠水溶液，于90~100 ℃下回流反应1.5~2.5小时，即制得颜色透明的碲化镉量子点溶液。

(2) 配制溶液：

分别将30微升4.0 ×10^-4摩尔/升的荧光增白剂溶液，70微升步骤(1)第b步制得的碲化镉量子点溶液，25微升0.1克/升的聚乙烯醇溶液和0、2.0、4.0、8.0、16.0、40.0、60.0、80.0、120.0、160.0微升2.0 ×10^-5克/升Hg²⁺溶液加入到10支5毫升比色管中，再用pH＝8.2的缓冲溶液定容至刻度，反应5分钟；所述pH＝8.2的缓冲溶液中含有0.1摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷和0.1摩尔/升的盐酸。

(3) 工作曲线的绘制：

将步骤(2)制得的溶液分别用RF-5301 PC荧光光度计进行荧光强度检测，激发波长为305纳米，激发和发射狭缝宽度均为5纳米；根据测量结果，Hg²⁺的浓度c在8.0~800.0纳克/升范围内与荧光猝灭程度ΔI_F呈良好的线性关系，其线性回归方程为：△I_F= 0.649c +16.90，线性相关系数r = 0.9991。

(4) 河水中Hg²⁺浓度的检测：