一種熒光離子印跡探針的制備及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光離子印跡探針的制備方法及應(yīng)用，尤其涉及一種用于檢測Cu2+的熒光印跡探針的制備方法，以及應(yīng)用于檢測水中痕量的Cu2+，屬于材料制備和檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特指以金屬銪離子配合物為發(fā)光基團(tuán)，二價Cu離子作為模板分子，甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，制備印跡熒光探針的方法，痕量分析檢測實驗以及選擇性實驗用來研究了制備的熒光探針的選擇性分析性能，結(jié)果表明利用本發(fā)明獲得的熒光印跡探針有優(yōu)越的Cu離子識別性能。
【專利說明】一種熒光離子印跡探針的制備及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熒光離子印跡探針的制備方法及應(yīng)用，尤其涉及一種用于檢測 Cu2+的熒光印跡探針的制備方法，以及應(yīng)用于檢測水中痕量的Cu 2+，屬于材料制備和檢測技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，全球金屬銅的需求也穩(wěn)定增長。對冶煉、采礦等殘渣的 不當(dāng)處理造成環(huán)境的污染，近年來不斷引起人們的注意。隨著工業(yè)排污量急劇增加，各類 水環(huán)境中Cu離子污染日益加劇已經(jīng)成為不爭的事實。人們已經(jīng)證實人體內(nèi)Cu 2+的過量富 集會引起神經(jīng)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)的損傷。引起阿爾斯海默病。美國環(huán)境保護(hù)署（EPA)建議，飲 用水中Cu 2+的含量應(yīng)低于1.3 mg/kg (~20 PM)。一般說來，通過實驗室一種精密大型儀器 如質(zhì)譜，ICP-MS，原子光譜，伏安法等檢測可以準(zhǔn)確的檢測Cu2+的含量。但是，樣品前處理復(fù) 雜，儀器昂貴從而沒法對環(huán)境水樣中的Cu 2+進(jìn)行快速實地的檢測。因此，發(fā)展一種廉價、可 靠、可行的方法成為亟待解決的難題，特別是能夠為發(fā)展中國家和偏遠(yuǎn)地區(qū)提供環(huán)境檢測。 為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，近年來出現(xiàn)了很多對重金屬離子檢測的手段和方法。如一些基于小的 有機(jī)熒光染料、DNA酶以及金屬調(diào)節(jié)蛋白等的熒光探針，基于納米材料如貴金屬納米顆粒、 銀納米顆粒等的重金屬離子檢測方法，還有電化學(xué)方法等等，這些方法都能夠?qū)Νh(huán)境中的 重金屬離子進(jìn)行較為靈敏的檢測，基于有機(jī)熒光探針的熒光分析法受到了科研工作者的 廣泛歡迎，建立的眾多的突光分析方法已廣泛用于測定無機(jī)物、有機(jī)物及生物大分子。基于 有機(jī)熒光探針的熒光分析法具有較低的檢測下限和一定的選擇性，且能使用普及型儀器。 但是，這些技術(shù)選擇性不高，對檢測環(huán)境要求苛刻。無法應(yīng)用于受到復(fù)雜體系的檢測。從而 限制了其應(yīng)用。所以為了達(dá)到對有毒重金屬離子痕量的甚至超痕量的檢測，用于檢測的材 料和方法還需要不斷地創(chuàng)新、改進(jìn)和完善。
[0003] 離子印跡技術(shù)（IIT)是模擬自然界中如：酶與底物、抗體與抗原等的分子識別作 用，以目標(biāo)離子為模板制備對該離子具有特異選擇性識別功能的高分子印跡聚合物（ionic Imprinted Polymers, IIPs)的一種技術(shù)。
[0004] 將分子印跡技術(shù)與熒光分析技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的分子印跡探針的開發(fā)應(yīng)用是最具吸 引力的研究之一。將離子印跡聚合物的包覆在熒光探針表面，兼具印跡技術(shù)和熒光分析法 的兩方面優(yōu)點：一方面利用離子印跡聚合物的特異性吸附的優(yōu)越性質(zhì)，提高探針的靈敏度。 另一方面，將高度靈敏的熒光檢測與MIPs相結(jié)合，利用熒光信號彌補(bǔ)MIPs缺乏信號傳導(dǎo) 的缺陷，制備得到分子印跡熒光傳感器滿足了傳感器材料的抗干擾，高選擇，高靈敏度的需 求，已經(jīng)成為當(dāng)前傳感分離等領(lǐng)域的研究熱點 為將特定模板從結(jié)構(gòu)類似的混合物中特異性檢測物質(zhì)出來提供了可行有效的解決途 徑。考慮到合成的印跡層具有對特定物質(zhì)專一選擇性識別功能，為Cu2+的痕量檢測過程提 供了種新方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種以稀土配合物為發(fā)光材料合成對 Cu2+有專一識別性的印跡分子探針，并用于對水樣中的Cu 2+痕量檢測。該熒光印跡探針對 Cu2+具有較高的吸附性和選擇性。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種熒光離子印跡探針的制備方法，按以下步驟進(jìn)行： (1)取氯化銪（EuC13)、1，10-鄰菲羅啉（phen)、噻吩甲酰三氟丙酮（TTA)溶于乙 醇中，磁力攪拌均勻后，滴加濃氨水，調(diào)節(jié)PH，溶液變渾濁；繼續(xù)攪拌，離心，洗滌，得到 Eu (III )配合物； 其中，EuCl3、phen、TTA三者的摩爾比為1:1. 5:1?1:1:1。
[0007] (2)將步驟⑴得到的Eu(III )配合物超聲溶解于適量的DMF溶液中，然后將 溶解的溶液倒入乙醇溶液，再向混合溶液中滴加正硅酸四乙酯（TEOS)形成溶液A ;氨 水、乙醇、蒸餾水形成的混合溶液稱為溶液B ;將全部的溶液A迅速倒入溶液B中，磁力攪 拌；反應(yīng)完成后離心，洗漆，得到Eu(III)IgSiO2 ; 其中，溶液A中Eu ( HI )配合物的濃度為:T4 g/L，DMF與乙醇的體積比為1:5 ;TE0S 的在溶液A中體積分?jǐn)?shù)為3%飛％;溶液B中氨水的體積分?jǐn)?shù)為4%飛％，乙醇和水的體積 比為14:5 ; (3) 將步驟（2)得到的熒光材料分散于乙腈中，加入甲基丙烯酸（MA)、二甲 基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA)、CuCl2，自組裝，然后加入偶氮二異丁氰（AIBN)聚合，得到 印跡熒光探針； 其中，所得最終整個混合溶液中，Eu(III)IgSiO2的濃度為3~4 g/L，MA的濃度1(T20 mmol/L，EGDMA的體積百分?jǐn)?shù)為4. 7?5. 3%，Cu2+的濃度為:T5 mmol/ L，AIBN的濃度為:T6. 5 mmol/L ； (4) 將步驟（3)得到的印跡熒光探針用EDTA稀溶液作浸提液，采用索氏提取將模板分 子去除，直到模板分子無法通過紫外-可見分光光度計檢測出來，產(chǎn)品在真空干燥箱中烘 干； 其中，步驟（1)中所述調(diào)節(jié)pH為7 ;所述攪拌時間為2 h。
[0008] 步驟⑵中所述的反應(yīng)時間為2 h。
[0009] 步驟（1)和步驟（2)中所述洗滌均為用乙醇洗滌三次。
[0010] 步驟（3)所述自組裝為氮氣保護(hù)條件下，40°C下自組裝6 h ;所述聚合為60°C下聚 合 24 h。
[0011] 步驟⑷中所述的浸提液中，EDTA溶液的濃度為0. 01 M ;所述烘干溫度為60 °C。
[0012] 對應(yīng)的非印跡熒光探針的制備方法與上述相同，但不加模板分子Cu2+。
[0013] 上述印跡熒光探針應(yīng)用于檢測環(huán)境中水樣的Cu2+含量，具體方法按照下述步驟進(jìn) 行。
[0014] (1)準(zhǔn)確稱取等量的印跡熒光探針和和非印跡熒光探針配置成溶液。
[0015] (2)取CuCl2用蒸餾水配置成一系列(TlOO Mmol/L配置成混合標(biāo)準(zhǔn)液，取10 mL 配制好的溶液加入到比色管中，再各加入ImL印跡熒光探針和非印跡探針，在25 °C震蕩均 勻十分鐘后，使用熒光分光光度計測定其熒光強(qiáng)度。
[0016] (3)如果初始的熒光強(qiáng)度為Itl，加入后的熒光強(qiáng)度為I，則熒光猝滅的量跟Cu 2+的 濃度在一定的范圍內(nèi)成線性關(guān)系，可以通過IcrI來測量Cu2+的濃度。
[0017] 本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點： (1)印跡過程發(fā)生在熒光材料表面，避免了傳統(tǒng)模板分子因包埋過深而無法洗脫的問 題。
[0018] (2)在熒光材料表面包覆印跡層，選擇性吸附Cu2+離子，極大的提高的探針的靈敏 度。
[0019] (3)利用本發(fā)明獲得的熒光印跡探針具有極高的靈敏度，優(yōu)越的對Cu2+離子識別 性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖I : (A)為Eu (III ) OSiO2掃描電鏡圖，⑶為Eu (III ) OSiO2投射電鏡圖，（C)為 印跡熒光探針投射電鏡圖，（D)為印跡熒光探針放大投射電鏡圖。
[0021] 圖 2 :Eu(III)@Si02、印跡熒光探針（Eu(m )@Si02@IPs)、非印跡熒光探針（Eu(m )@Si02_IPs)的 FT-IR 圖。
[0022] 圖 3 :a :Eu (III) @Si02、b :Eu (III) @Si02@IPs、c :Eu (III) OSiO2IgNIPs 的熱重圖。
[0023] 圖4 :印跡探針檢測痕量Cu2+圖。
[0024] 圖5 :非印跡聚合物檢測痕量Cu2+圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實施實例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026] 實施例1 (I) EuCl3 0? 5 mmol、phen 0? 75 mmol、TTA 0? 5 mmol，溶解于 100 mL 乙醇中磁力攬祥， 五分鐘后滴加濃氨水。調(diào)節(jié)pH=7,溶液變渾濁。繼續(xù)攪拌2 h，離心，用乙醇洗三次。得到 DyUII )配合物。
[0027] (2)將步驟（1)中Eu( III )配合物100 mg溶于5 mL DMF中。與25 ml乙醇、1 mL TEOS的混合溶液形成溶液A中。然后I mL氨水加入14 ml乙醇和5 ml蒸餾水的混合 溶液中形成溶液B，然后將溶液A迅速倒入溶液B中，磁力攪拌2 h。離心，洗滌三次，得到 Eu (III) @Si02。
[0028] (3)將⑵中得到的Eu (111) OSiO2 0? Ig分散于30mL乙腈中，然后加入0? 35 mmol 甲基丙烯酸（MAA)U. 50 mL二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA)，0. 10 mmol Cu2+。N2保護(hù)下， 40°C下自組裝6 h，然后加入33 mg偶氮二異丁氰（AIBN) 60°C下聚合24 h。得到印跡熒 光探針。
[0029] (4)將步驟（3)得到的印跡熒光探針用EDTA溶液（0. I M)作浸提液，采用索氏提 取將模板分子去除，直到模板分子無法通過紫外-可見分光光度計檢測出來，產(chǎn)品在60 °C 真空干燥箱中烘干。
[0030] 對應(yīng)的非印跡熒光探針的制備方法與上述相同，但不加模板分子Cu2+。
[0031] (5)Eu(III)@Si02、印跡熒光探針、非印跡熒光探針的掃描電鏡圖如圖1所示，圖中 印跡層和非印跡層也成功的包覆在Eu (III) OSiO2表面。
[0032] (6) Eu(III)IgSiO2、印跡熒光探針、非印跡熒光探針的FT-IR圖如圖2所示。圖中 1732，1259和1161 CnT1波數(shù)處分別為為C=O伸縮振動（MA)，酯的C - 0不對稱和對稱 伸縮振動（EGDM)。1635 CnT1波數(shù)處，為甲基丙烯酸的C = C拉伸吸收峰，表明EGDM 在熒光材料表面交聯(lián)程度低于100%.同時，印跡熒光探針在3441 CnT1的吸收峰為MA 的O-H伸縮振動。以上都表明有AIBN引發(fā)的交聯(lián)反應(yīng)在熒光材料表面成功進(jìn)行。
[0033] (7) Eu (III)@Si02、Eu (III)O Si02@IPs、Eu (III)O Si02_IPs 的熱重圖。從 圖中可知，印跡熒光探針在200 °C下熱力學(xué)穩(wěn)定。
[0034] 實施例2 (I) EuCl3 0. 5 mmol - phen 0. 5 mmol - TTA 0? 5 mmol，溶解于 10OmT,乙醇中磁力攬祥， 五分鐘后滴加濃氨水。調(diào)節(jié)pH=7,溶液變渾濁。繼續(xù)攪拌2 h，離心，用乙醇洗三次。得到 DyUII )配合物。
[0035] (2)將步驟（1)中Eu( III )配合物20 mg溶于I mL DMF中。與5 ml乙醇、0? 19 mL TEOS的混合溶液形成溶液A中。然后0. 2 mL氨水加入4. 2 ml乙醇和I. 5 ml蒸餾水的 混合溶液中形成溶液B，然后將溶液A迅速倒入溶液B中，磁力攪拌2 h。離心，洗滌三次， 得到 Eu (III) OSiO2。
[0036] (3)將⑵中得到的熒光材料0. 12 g分散于30mL乙腈中，然后加入0.50 mmol 甲基丙烯酸（MAA)、1.55 mL二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA)，0. 12 mmol Cu2+。隊保護(hù)下， 40°C下自組裝6 h，然后加入25 mg偶氮二異丁氰（AIBN) 60°C下聚合24 h。得到印跡熒 光探針。
[0037] (4)將步驟（3)得到的印跡熒光探針用EDTA溶液（0. I M)作浸提液，采用索氏提 取將模板分子去除，直到模板分子無法通過紫外-可見分光光度計檢測出來，產(chǎn)品在60 °C 真空干燥箱中烘干。
[0038] 對應(yīng)的非印跡熒光探針的制備方法與上述相同，但不加模板分子Cu2+。
[0039] 實施例3 (I) EuCl3 0? 5 mmol、phen 0? 5 mmol、TTA 0? 5 mmol，溶解于 100 mL 乙醇中磁力攬祥， 五分鐘后滴加濃氨水。調(diào)節(jié)pH=7,溶液變渾濁。繼續(xù)攪拌2 h，離心，用乙醇洗三次。得到 Dy ([II )配合物。
[0040] (2)將步驟（1)中Eu( HI )配合物50 mg溶于2 mL DMF中。與IOml乙醇、0? 5 mL TEOS的混合溶液形成溶液A中。然后0. 4 mL氨水加入7 ml乙醇和2. 5 ml蒸餾水的混合 溶液中形成溶液B，然后將溶液A迅速倒入溶液B中，磁力攪拌2 h。離心，洗滌三次，得到 Eu (III) @Si02。
[0041] (3)將⑵中得到的熒光材料0? 12 g分散于30mL乙腈中，然后加入0? 60 mmol 甲基丙烯酸（MAA)、1.70 mL二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA)，0. 15 mmol Cu2+。隊保護(hù)下， 40°C下自組裝6 h，然后加入16 mg偶氮二異丁氰（AIBN) 60°C下聚合24 h。得到印跡熒 光探針。
[0042] (4)將步驟⑶得到的印跡熒光探針用EDTA溶液（0. I M)作浸提液，采用索氏提 取將模板分子去除，直到模板分子無法通過紫外-可見分光光度計檢測出來，產(chǎn)品在60 °C 真空干燥箱中烘干。
[0043] 對應(yīng)的非印跡熒光探針的制備方法與上述相同，但不加模板分子Cu2+。
[0044] (5)將制備的印跡熒光探針用于檢測痕量的銅離子的測試 取Cu2+配置成一系列(TlOO iimol/L標(biāo)準(zhǔn)液。取10 mL配制好的溶液加入到比色管中， 再各加入ImL印跡熒光探針和非印跡探針，在25 °C震蕩均勻，使用熒光分光光度計測定其 熒光強(qiáng)度。
[0045] 如果初始的熒光強(qiáng)度為Itl，加入后的熒光強(qiáng)度為I，則熒光變化的量跟Cu 2+的濃度 在一定的范圍內(nèi)成線性關(guān)系。可以通過Itl-I來測量Cu2+的濃度。
[0046] 測試結(jié)果如圖4 (印跡)、圖5 (非印跡）所示，圖4中線性方程為：y=4. 15XKT3 x+0. 00064 ;圖 5 中線性方程為：y=2. 47X1(T3 x+0. 00253。
[0047] 結(jié)果表明，印跡熒光探針在濃度范圍0到100 U mol/L時，熒光的變化量與Cu2+的 濃度成線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為〇. 9934,可以用于對Cu2+的痕量檢測分析。
[0048] 然后，加標(biāo)模擬環(huán)境Cu離子污染水樣進(jìn)行實際樣品檢測試驗。
[0049] 取Cu離子加標(biāo)的待測液10 ml于比色管中，再加入ImL印跡熒光探針在25 °C震 蕩均勻，使用熒光分光光度計測定其熒光強(qiáng)度。帶入圖4方程，得出模擬水樣的濃度。測試 結(jié)果如表1所示。
[0050] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行： (1) 取氯化銪、1，10-鄰菲羅啉、噻吩甲酰三氟丙酮溶于乙醇中，磁力攪 拌均勻后，滴加濃氨水，調(diào)節(jié)PH，溶液變渾濁；繼續(xù)攪拌，離心，洗滌，得到Eu( HI)配合物； 其中，所述氯化銪、1，10-鄰菲羅啉、噻吩甲酰三氟丙酮的摩爾比為1:1. 5: fl: 1:1 ; (2) 將步驟（1)得到的Eu(ni )配合物超聲溶解于適量的DMF溶液中，然后將溶解的 溶液倒入乙醇溶液，再向混合溶液中滴加正硅酸四乙酯形成溶液A ;氨水、乙醇、蒸餾水形 成的混合溶液稱為溶液B ;將全部的溶液A迅速倒入溶液B中，磁力攪拌；反應(yīng)完成后離心， 洗滌，得到 Eu(III)@Si02 ; 其中，所述溶液A中Eu( HI )配合物的濃度為：Γ4 g/L，DMF與乙醇的體積比為1:5 ; TEOS的在溶液A中體積分?jǐn)?shù)為3%飛％ ;所述溶液B中氨水的體積分?jǐn)?shù)為4%飛％，乙醇 和水的體積比為14:5 ; (3) 將步驟（2)得到的熒光材料分散于乙腈中，加入甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇 酯、CuCl2，自組裝，然后加入偶氮二異丁氰聚合，得到印跡熒光探針； 其中，所得最終整個混合溶液中，Eu(m)@Si02的濃度為3~4 g/L，MAA的濃度ΚΓ20 mmol/L，EGDMA的體積百分?jǐn)?shù)為4. 7?5. 3%，Cu2+的濃度為：Γ5 mmol/ L，AIBN的濃度為：Γ6. 5 mmol/L ； (4) 將步驟（3)得到的印跡熒光探針用EDTA稀溶液作浸提液，采用索氏提取將模板分 子去除，直到模板分子無法通過紫外-可見分光光度計檢測出來，產(chǎn)品在真空干燥箱中烘 干。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在 于，步驟⑴中所述調(diào)節(jié)pH為7 ;所述攪拌時間為2 h。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在 于，步驟（2)中反應(yīng)時間為2 h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在 于，步驟（3)中所述自組裝為氮氣保護(hù)條件下，40°C下自組裝6 h;所述聚合為60°C下聚合 24 h〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在 于，步驟（4)中所述的浸提液中，EDTA溶液的濃度為0.01 Μ ;所述烘干溫度為60 °C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在 于，所制備的印跡熒光探針應(yīng)用于檢測環(huán)境中水樣的Cu 2+。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熒光離子印跡探針的制備方法的制備方法，其特征在 于，所述的印跡熒光探針檢測環(huán)境中水樣的Cu2+含量的方法為： (1)準(zhǔn)確稱取等量的印跡熒光探針和和非印跡熒光探針配置成溶液； (2)取CuCl2用蒸餾水配置成一系列(Γ100 Mmol/L配置成混合標(biāo)準(zhǔn)液，取10 mL配制 好的溶液加入到比色管中，再各加入lmL印跡熒光探針和非印跡探針，在25 °C震蕩均勻十 分鐘后，使用熒光分光光度計測定其熒光強(qiáng)度； (3)如果初始的熒光強(qiáng)度為L，加入后的熒光強(qiáng)度為I，則熒光猝滅的量跟Cu2+的濃度 在一定的范圍內(nèi)成線性關(guān)系，可以通過Icrl來測量Cu2+的濃度。
【文檔編號】C09K11/06GK104292381SQ201410565890
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】鄭旭東, 李春香, 潘建明, 戴江棟, 高林, 衛(wèi)瀟 申請人:江蘇大學(xué)