三嗪熒光探針技術(shù)對Al3+和Cr3+的識(shí)別

（山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 256414）

三嗪熒光探針技術(shù)對Al3+和Cr3+的識(shí)別

鮑永恒

（山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 256414）

熒光探針技術(shù)是一種靈敏度非常高，選擇性非常好而且快速簡便的檢測金屬離子的重要手段。而羅明類化合物的熒光量子產(chǎn)率很高，能很好的應(yīng)用于光譜檢測，具有優(yōu)越的光譜性能，且是一類結(jié)構(gòu)較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設(shè)計(jì)中常用的熒光基團(tuán)。

探針；熒光發(fā)射；可見光吸收

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學(xué)者利用三聚氯氰合成幾種光學(xué)標(biāo)記探針，用于測定甲胺等化學(xué)物質(zhì)，但這些光學(xué)標(biāo)記探針，只含有一個(gè)三聚氯氰分子和一個(gè)能與被測分子反映的活性氯原子。本研究中，用羅丹明B乙二胺分布取代三聚氯氰分子上氰環(huán)上的兩個(gè)氯原子，從而得到具有對稱結(jié)構(gòu)的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識(shí)別Al3+和Cr3+，使得熒光發(fā)射和紫外-可見吸光度顯著增強(qiáng)。

一、研究背景

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代科研手段也在不斷前進(jìn)。越來越多的研究學(xué)者采用生物手段來做化學(xué)元素的科研項(xiàng)目。生物科技在學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用越來越廣泛了。

熒光探針技術(shù)是一種靈敏度非常高，選擇性非常好而且快速簡便的檢測金屬離子的重要手段。而羅明類化合物的熒光量子產(chǎn)率很高，能很好的應(yīng)用于光譜檢測，具有優(yōu)越的光譜性能，且是一類結(jié)構(gòu)較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設(shè)計(jì)中常用的熒光基團(tuán)。

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學(xué)者利用三聚氯氰合成幾種光學(xué)標(biāo)記探針，用于測定甲胺等化學(xué)物質(zhì)，但這些光學(xué)標(biāo)記探針，只含有一個(gè)三聚氯氰分子和一個(gè)能與被測分子反映的活性氯原子。本研究中，用羅丹明B乙二胺分布取代三聚氯氰分子上氰環(huán)上的兩個(gè)氯原子，從而得到具有對稱結(jié)構(gòu)的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識(shí)別Al3+和Cr3+，使得熒光發(fā)射和紫外-可見吸光度顯著增強(qiáng)。

圖1展示的是兩個(gè)羅丹明基團(tuán)取代的三嗪探針，是通過控制反應(yīng)條件，用羅丹明B乙二胺分布取代三聚氯氰分子上氰環(huán)上的兩個(gè)氯原子得到的。有研究表明，這是一種性能優(yōu)良的選擇性的識(shí)別Al3+和Cr3+的熒光和可見增強(qiáng)型探針。

二、通過實(shí)驗(yàn)，得

到兩個(gè)羅丹明基團(tuán)取代的三嗪探針

1 儀器與試劑

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程用到的儀器主要有熒光分光光度計(jì)、紫外-可見分光光度計(jì)、紅外光譜儀和質(zhì)譜儀。

實(shí)驗(yàn)過程用的試劑藥品均為分析純。Al3+和Cr3+溶液用其硝酸鹽配制而成。實(shí)驗(yàn)室用水為二次蒸餾的高純水。

2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程

探針儲(chǔ)備液的配制：稱取10mg探針，用分析純乙醇將其溶解，配制出100mL探針儲(chǔ)備液。

Al3+和Cr3+溶液的配制：分別稱取硝酸鋁75mg，80mg硝酸鉻，用分析純乙醇溶解，配制100mL溶液。

Tris – HCl 緩沖溶液：用標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.1mol/L-1的三羥甲基氨基甲烷（Tris）和適量的HCl配制，調(diào)節(jié)pH至實(shí)驗(yàn)要求，稀釋至5.00×10-2mol/L-1。

3 實(shí)驗(yàn)過程

在10.0mL容量瓶中加入探針儲(chǔ)備液3.0mL，然后加入1.0mL Tris – HCl 緩沖溶液，金屬離子溶液4.0mL。用分析純乙醇溶液稀釋至刻度，在40℃恒溫兩個(gè)小時(shí)，最后進(jìn)行光譜測定。

圖1 羅丹明基團(tuán)取代的三嗪探針圖

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的談?wù)?/h2>

1 探針的光譜性質(zhì)

用Tris – HCl 緩沖溶液控制探針溶液的pH值，當(dāng)pH在3～9范圍內(nèi)時(shí)，單純的探針溶液在紫外-可見分光光度計(jì)檢測下沒有明顯的光吸收，用熒光光度計(jì)檢測，也沒有熒光發(fā)射產(chǎn)生。控制pH值在4～6范圍內(nèi)，分別加入實(shí)驗(yàn)的金屬離子后，Al3+使探針在熒光光度計(jì)檢測下，有明顯的熒光增強(qiáng)現(xiàn)象，Cr3+使探針在紫外-可見分光光度計(jì)檢測下，在556nm波長處有明顯的可見吸收。而除了加入Fe3+的探針也有微弱的響應(yīng)外，其他金屬離子都沒有明顯的光學(xué)信號產(chǎn)生，表明實(shí)驗(yàn)探針對Al3+和Cr3+具有獨(dú)特的識(shí)別作用。

逐漸增加實(shí)驗(yàn)金屬離子Al3+和Cr3+在探針溶液中的含量，發(fā)現(xiàn)探針溶液的光學(xué)信號有規(guī)律的增強(qiáng)，根據(jù)光學(xué)數(shù)據(jù)增強(qiáng)曲線和化學(xué)計(jì)量比可以計(jì)算出探針與實(shí)驗(yàn)金屬離子Al3+和Cr3+的結(jié)合比例。

2 檢測共存金屬離子的影響

在相同條件下，通過在探針與實(shí)驗(yàn)金屬離子Al3+或Cr3+結(jié)合溶液中加入共存離子，再次檢測光學(xué)信號，發(fā)現(xiàn)加入一倍量的共存離子，對實(shí)驗(yàn)的熒光發(fā)射和可見光吸收影響甚微。說明該探針對Al3+和Cr3+具有較高的選擇性識(shí)別力。

通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論，說明該探針對金屬離子Al3+和Cr3+具有很強(qiáng)的選擇性識(shí)別能力，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明該理論的可行性，證明了理論的正確性。為金屬離子Al3+和Cr3+的檢測提供了新的檢測依據(jù)和簡便的檢測方法。

結(jié)語

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代科研手段也在不斷前進(jìn)。越來越多的研究學(xué)者采用生物手段來做化學(xué)元素的科研項(xiàng)目。生物科技在學(xué)術(shù)研究中的應(yīng)用越來越廣泛了。熒光探針技術(shù)是一種靈敏度非常高，選擇性非常好而且快速簡便的檢測金屬

離子的重要手段。而羅明類化合物的熒光量子產(chǎn)率很高，能很好的應(yīng)用于光譜檢測，具有優(yōu)越的光譜性能，且是一類結(jié)構(gòu)較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設(shè)計(jì)中常用的熒光基團(tuán)。本實(shí)驗(yàn)通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，證明了具有對稱結(jié)構(gòu)的羅丹明-三嗪衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識(shí)別Al3+和Cr3+，使得熒光發(fā)射和紫外-可見吸光度顯著增強(qiáng)，為金屬離子Al3+和Cr3+的檢測提供了可靠的檢測手段。

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