三嗪熒光探針技術對Al3+和Cr3+的識別

鮑永恒

摘 要：熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。

關鍵詞：探針；熒光發射；可見光吸收

中圖分類號：O657 文獻標識碼：A

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學者利用三聚氯氰合成幾種光學標記探針，用于測定甲胺等化學物質，但這些光學標記探針，只含有一個三聚氯氰分子和一個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上的兩個氯原子，從而得到具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強。

一、研究背景

隨著科技的進步，現代科研手段也在不斷前進。越來越多的研究學者采用生物手段來做化學元素的科研項目。生物科技在學術研究中的應用越來越廣泛了。

熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學者利用三聚氯氰合成幾種光學標記探針，用于測定甲胺等化學物質，但這些光學標記探針，只含有一個三聚氯氰分子和一個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上的兩個氯原子，從而得到具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強。

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

二、通過實驗，得到兩個羅丹明基團取代的三嗪探針

1 儀器與試劑

整個實驗過程用到的儀器主要有熒光分光光度計、紫外-可見分光光度計、紅外光譜儀和質譜儀。

實驗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。實驗室用水為二次蒸餾的高純水。

2 實驗準備過程

探針儲備液的配制：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：用標準濃度為0.1mol/L-1的三羥甲基氨基甲烷（Tris）和適量的HCl配制，調節pH至實驗要求，稀釋至5.00×10-2mol/L-1。

3 實驗過程

在10.0mL容量瓶中加入探針儲備液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℃恒溫兩個小時，最后進行光譜測定。

三、實驗結果的談論

1 探針的光譜性質

用Tris – HCl 緩沖溶液控制探針溶液的pH值，當pH在3～9范圍內時，單純的探針溶液在紫外-可見分光光度計檢測下沒有明顯的光吸收，用熒光光度計檢測，也沒有熒光發射產生。控制pH值在4～6范圍內，分別加入實驗的金屬離子后，Al3+使探針在熒光光度計檢測下，有明顯的熒光增強現象，Cr3+使探針在紫外-可見分光光度計檢測下，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外，其他金屬離子都沒有明顯的光學信號產生，表明實驗探針對Al3+和Cr3+具有獨特的識別作用。

逐漸增加實驗金屬離子Al3+和Cr3+在探針溶液中的含量，發現探針溶液的光學信號有規律的增強，根據光學數據增強曲線和化學計量比可以計算出探針與實驗金屬離子Al3+和Cr3+的結合比例。

2 檢測共存金屬離子的影響

在相同條件下，通過在探針與實驗金屬離子Al3+或Cr3+結合溶液中加入共存離子，再次檢測光學信號，發現加入一倍量的共存離子，對實驗的熒光發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別力。

通過上述實驗結果的討論，說明該探針對金屬離子Al3+和Cr3+具有很強的選擇性識別能力，實驗數據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和簡便的檢測方法。

結語

隨著科技的進步，現代科研手段也在不斷前進。越來越多的研究學者采用生物手段來做化學元素的科研項目。生物科技在學術研究中的應用越來越廣泛了。熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。本實驗通過詳細的實驗步驟，證明了具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強，為金屬離子Al3+和Cr3+的檢測提供了可靠的檢測手段。

參考文獻

[1]聶麗華，馬會民，李曉花，孫銘，尤洪濤，金永平.通過三嗪熒光探針的多氫鍵作用識別胸腺嘧啶[J].高等學校化學報，2003（01）.

[2]陳義，張艷，曾唏，牟蘭，李俊，孫強，衛鋼. 羅丹明-三嗪熒光探針對Al3+和Cr3+的識別 [J].光譜學與光譜分析，2013（09）.

[3]魏薇，王洪鑒，江崇球，石敬民.新型熒光試劑1， 5 -二 （4， 6-二氯三嗪 ）- 氨基萘與酪氨酸相互作用[J].分析化學研究簡報，2007（12）.endprint

摘 要：熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。

關鍵詞：探針；熒光發射；可見光吸收

中圖分類號：O657 文獻標識碼：A

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學者利用三聚氯氰合成幾種光學標記探針，用于測定甲胺等化學物質，但這些光學標記探針，只含有一個三聚氯氰分子和一個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上的兩個氯原子，從而得到具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強。

一、研究背景

隨著科技的進步，現代科研手段也在不斷前進。越來越多的研究學者采用生物手段來做化學元素的科研項目。生物科技在學術研究中的應用越來越廣泛了。

熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學者利用三聚氯氰合成幾種光學標記探針，用于測定甲胺等化學物質，但這些光學標記探針，只含有一個三聚氯氰分子和一個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上的兩個氯原子，從而得到具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強。

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

二、通過實驗，得到兩個羅丹明基團取代的三嗪探針

1 儀器與試劑

整個實驗過程用到的儀器主要有熒光分光光度計、紫外-可見分光光度計、紅外光譜儀和質譜儀。

實驗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。實驗室用水為二次蒸餾的高純水。

2 實驗準備過程

探針儲備液的配制：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：用標準濃度為0.1mol/L-1的三羥甲基氨基甲烷（Tris）和適量的HCl配制，調節pH至實驗要求，稀釋至5.00×10-2mol/L-1。

3 實驗過程

在10.0mL容量瓶中加入探針儲備液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℃恒溫兩個小時，最后進行光譜測定。

三、實驗結果的談論

1 探針的光譜性質

用Tris – HCl 緩沖溶液控制探針溶液的pH值，當pH在3～9范圍內時，單純的探針溶液在紫外-可見分光光度計檢測下沒有明顯的光吸收，用熒光光度計檢測，也沒有熒光發射產生。控制pH值在4～6范圍內，分別加入實驗的金屬離子后，Al3+使探針在熒光光度計檢測下，有明顯的熒光增強現象，Cr3+使探針在紫外-可見分光光度計檢測下，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外，其他金屬離子都沒有明顯的光學信號產生，表明實驗探針對Al3+和Cr3+具有獨特的識別作用。

逐漸增加實驗金屬離子Al3+和Cr3+在探針溶液中的含量，發現探針溶液的光學信號有規律的增強，根據光學數據增強曲線和化學計量比可以計算出探針與實驗金屬離子Al3+和Cr3+的結合比例。

2 檢測共存金屬離子的影響

在相同條件下，通過在探針與實驗金屬離子Al3+或Cr3+結合溶液中加入共存離子，再次檢測光學信號，發現加入一倍量的共存離子，對實驗的熒光發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別力。

通過上述實驗結果的討論，說明該探針對金屬離子Al3+和Cr3+具有很強的選擇性識別能力，實驗數據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和簡便的檢測方法。

結語

隨著科技的進步，現代科研手段也在不斷前進。越來越多的研究學者采用生物手段來做化學元素的科研項目。生物科技在學術研究中的應用越來越廣泛了。熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。本實驗通過詳細的實驗步驟，證明了具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強，為金屬離子Al3+和Cr3+的檢測提供了可靠的檢測手段。

參考文獻

[1]聶麗華，馬會民，李曉花，孫銘，尤洪濤，金永平.通過三嗪熒光探針的多氫鍵作用識別胸腺嘧啶[J].高等學校化學報，2003（01）.

[2]陳義，張艷，曾唏，牟蘭，李俊，孫強，衛鋼. 羅丹明-三嗪熒光探針對Al3+和Cr3+的識別 [J].光譜學與光譜分析，2013（09）.

[3]魏薇，王洪鑒，江崇球，石敬民.新型熒光試劑1， 5 -二 （4， 6-二氯三嗪 ）- 氨基萘與酪氨酸相互作用[J].分析化學研究簡報，2007（12）.endprint

摘 要：熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。

關鍵詞：探針；熒光發射；可見光吸收

中圖分類號：O657 文獻標識碼：A

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學者利用三聚氯氰合成幾種光學標記探針，用于測定甲胺等化學物質，但這些光學標記探針，只含有一個三聚氯氰分子和一個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上的兩個氯原子，從而得到具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強。

一、研究背景

隨著科技的進步，現代科研手段也在不斷前進。越來越多的研究學者采用生物手段來做化學元素的科研項目。生物科技在學術研究中的應用越來越廣泛了。

熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。

三聚氯氰具有特殊的反映性能。有些研究學者利用三聚氯氰合成幾種光學標記探針，用于測定甲胺等化學物質，但這些光學標記探針，只含有一個三聚氯氰分子和一個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上的兩個氯原子，從而得到具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物。該衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強。

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

二、通過實驗，得到兩個羅丹明基團取代的三嗪探針

1 儀器與試劑

整個實驗過程用到的儀器主要有熒光分光光度計、紫外-可見分光光度計、紅外光譜儀和質譜儀。

實驗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。實驗室用水為二次蒸餾的高純水。

2 實驗準備過程

探針儲備液的配制：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：用標準濃度為0.1mol/L-1的三羥甲基氨基甲烷（Tris）和適量的HCl配制，調節pH至實驗要求，稀釋至5.00×10-2mol/L-1。

3 實驗過程

在10.0mL容量瓶中加入探針儲備液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℃恒溫兩個小時，最后進行光譜測定。

三、實驗結果的談論

1 探針的光譜性質

用Tris – HCl 緩沖溶液控制探針溶液的pH值，當pH在3～9范圍內時，單純的探針溶液在紫外-可見分光光度計檢測下沒有明顯的光吸收，用熒光光度計檢測，也沒有熒光發射產生。控制pH值在4～6范圍內，分別加入實驗的金屬離子后，Al3+使探針在熒光光度計檢測下，有明顯的熒光增強現象，Cr3+使探針在紫外-可見分光光度計檢測下，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外，其他金屬離子都沒有明顯的光學信號產生，表明實驗探針對Al3+和Cr3+具有獨特的識別作用。

逐漸增加實驗金屬離子Al3+和Cr3+在探針溶液中的含量，發現探針溶液的光學信號有規律的增強，根據光學數據增強曲線和化學計量比可以計算出探針與實驗金屬離子Al3+和Cr3+的結合比例。

2 檢測共存金屬離子的影響

在相同條件下，通過在探針與實驗金屬離子Al3+或Cr3+結合溶液中加入共存離子，再次檢測光學信號，發現加入一倍量的共存離子，對實驗的熒光發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別力。

通過上述實驗結果的討論，說明該探針對金屬離子Al3+和Cr3+具有很強的選擇性識別能力，實驗數據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和簡便的檢測方法。

結語

隨著科技的進步，現代科研手段也在不斷前進。越來越多的研究學者采用生物手段來做化學元素的科研項目。生物科技在學術研究中的應用越來越廣泛了。熒光探針技術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率很高，能很好的應用于光譜檢測，具有優越的光譜性能，且是一類結構較為簡單的化合物，便于修飾，是探針化合物設計中常用的熒光基團。本實驗通過詳細的實驗步驟，證明了具有對稱結構的羅丹明-三嗪衍生物在pH4～6的乙醇溶液中能選擇性的識別Al3+和Cr3+，使得熒光發射和紫外-可見吸光度顯著增強，為金屬離子Al3+和Cr3+的檢測提供了可靠的檢測手段。

參考文獻

[1]聶麗華，馬會民，李曉花，孫銘，尤洪濤，金永平.通過三嗪熒光探針的多氫鍵作用識別胸腺嘧啶[J].高等學校化學報，2003（01）.

[2]陳義，張艷，曾唏，牟蘭，李俊，孫強，衛鋼. 羅丹明-三嗪熒光探針對Al3+和Cr3+的識別 [J].光譜學與光譜分析，2013（09）.

[3]魏薇，王洪鑒，江崇球，石敬民.新型熒光試劑1， 5 -二 （4， 6-二氯三嗪 ）- 氨基萘與酪氨酸相互作用[J].分析化學研究簡報，2007（12）.endprint