阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂及制备
【专利摘要】本发明公开了一种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂及制备方法，属于荧光化学传感器领域。该荧光试剂由PPPNa和良溶剂组成。将3,4?二溴?1,2,5?三(甲氧羰基苯基)吡咯溶解于良溶剂中，加入4?甲氧羰基苯硼酸、催化剂和碱性盐，反应得到PPP；将PPP溶于溶剂中，加入碱，反应得到PPPNa。将所述PPPNa溶解于良溶剂中得到荧光试剂；所述荧光试剂可阶梯定量检测水溶液或混合盐溶液中的铝离子或二价铅离子，制备方法简单，操作方便，响应迅速，兼具高灵敏性和高选择性，且具有良好可视化的检出信号，根据实际需要可以完全脱离对于高精仪器的依赖性，将会在很大程度上满足当今人们对于铝离子和铅离子的检测要求。
【专利说明】
阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂及制备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂及制备方法， 具体涉及一种用于溶液荧光检测盐溶液中微量铝离子和二价铅离子的实时"点亮"型荧光 试剂及制备方法，属于荧光化学传感器领域。
【背景技术】
[0002] 铝作为地球上储量最大的金属，在工业、制药等行业都起着巨大的作用。其离 子一一铝离子在生态环境与人类生活中也大量存在，且对人类有着巨大的影响。过量的铝 离子对生物圈和人类健康都存在着巨大威胁，人体过量摄入铝离子将增加多种生理机能的 负担，导致出现一系列疾病，例如:过量的铝离子作用于神经中枢可能导致神经性病变，造 成神经系统疾病。因此，快速高效地检测铝离子含量具有很重要的意义。
[0003] 铅在电池、涂料、焊接材料等工业行业都起着举足轻重的作用，与人类的工业生产 息息相关。但作为一种重金属，铅对环境与人类健康存在巨大的威胁，被认为对人体危害最 大的金属之一。铅会加重肝脏、肾脏的代谢，影响中枢神经系统，还会阻碍血红蛋白的正常 合成。长时间与铅接触，有可能导致多种疾病的产生，例如生殖功能障碍、肾病等。其中，二 价铅离子对儿童的伤害尤其突出，将有可能导致儿童智力发育迟缓。因此，快速准确地对人 类环境中二价铅离子的检测具有重要意义。
[0004] 传统检测两种离子的方法，例如:原子光谱测定法、电势测定法等一般都需要购买 较为昂贵的专用仪器，且检测需要的时间过长。
[0005] 2001年，唐本忠院士课题组报道了"聚集诱导发光(AIE)"现象，由于其独特的"点 亮"效果，AIE分子被应用于检测一些金属离子，如锌离子、银离子等，其中包括铝离子和二 价铅离子。目前，已经报道的检测铝离子的AIE体系较多，AIE分子检测铝离子具有灵敏度 高，检测速度快，样本用量少等优点，优于之前提到的方法。但已报道的体系仍存在部分缺 点，如:无法完全脱离有机试剂。目前已报道的检测二价铅离子的AIE体系很少，且同样存在 无法完全脱离有机试剂的缺点，特别是不能使用一种荧光试剂依据不同浓度下的响应程度 差异阶梯式检测两种不同的金属离子，这将大大影响检测的便捷程度与成本，且对环境造 成影响。
[0006] (Sen,S.；Mukherjee,T.；Chattopadhyay,P.Analyst 2012,137,3975-3981.Hornung,V.；Bauernfeind,F.；Latz,E.Nat. Immunol.2008,9,847-856.Kochian, L.V.Annu. Rev . Plant.Phys.1995,46,237-260. Verstraeten,S.；Aimo,L.；0teiza, P. Arch . Toxicol.2008，82，789-802. Perl，D.P.;Brody，A.R. Science 1980，208，297-299.Cannon，J.R.;Greenamyre，J.T. Toxicol.Sci.2011，124，225-250.Rifai，N.;Cohen， G.;DePalma，L.Ther.Drug Monit.1993,15,71.Godwin，H.A.Curr.Opin.Chem.Biol.2001， 5,223.Davis,J.R.；Andelman,S.L. Arch. Environ. Health,1967,15,53.Zuch,C.L.；0' Mara，D.J.;Cory_Slechta，D.A.Toxic。1.Appl.Pharmacol·1998,150,174.Vries，W.; Romkens,P.F. A.M.；Schuetze,G. Rev.Environ.Contam. Toxicol,ed.G.ff.Ware ,2007, vol. 191 ,ρρ.91-130.Jedrychowski,ff. ；Perera,F. ；Lisowska-Miszczyk, I·Int·J.Hyg·Environ·Health，2008，211，345.Hong，Υ·N.;Lam，J.W.Y.;Tang，B·Z·Chem Soc Rev，2011，40:5361-5388·Han，Τ·Y.;Feng，X.;Dong，Y.P.Chem.Commun·2012，48，416_ 418.Gui，S.L.;Huang，Y.Y.;Zhao，R. Anal.Chem.2015,87,1470-1474.Khandare， D.G.Joshi,H.Chatterjee,A.RSC Adv.2014,4,47076-47080.)
【发明内容】
[0007] 针对现有荧光试剂对铝离子和二价铅离子的检测无法完全脱离有机试剂，以及不 能使用一种荧光试剂依据不同浓度下的响应程度差异阶梯式检测铝离子和二价铅离子的 问题，本发明的目的之一在于提供一种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试 剂，所述荧光试剂能有效在两个浓度范围内定量检出溶液中铝离子或二价铅离子，对两种 离子的检测灵敏、快捷，且互相不存在影响；目的之二在于提供一种阶梯检测微量三价铝离 子和二价铅离子的荧光试剂的制备方法，所述制备方法简单，操作方便。
[0008] 本发明的目的由以下技术方案实现：
[0009] 一种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂，所述荧光试剂由PPPNa 和良溶剂1组成，其中，PPPNa是4，4 '，4"，4" '，4"" -(1H-吡咯-1，2，3，4，5-五基)五苯甲酸钠 的简称，其结构式如下：
[0011 ]所述良溶剂1为去离子水或盐溶液;PPPNa的浓度优选10-3~10-6mo 1 /L;
[0012] 所述盐溶液中的盐优选钠盐、钾盐、铁盐、铜盐、锌盐、铬盐、镉盐、钙盐、镍盐、镁盐 和钡盐中的一种以上；
[0013] -种如本发明所述的阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂的制备 方法，所述方法步骤如下：
[0014] (1)将3,4_二溴-1，2,5-三（甲氧羰基苯基）吡咯溶解于良溶剂2中，得到浓度为 3.33~10g/L的3，4-二溴-1，2，5-三（甲氧羰基苯基)啦咯溶液；向所述溶液中加入4-甲氧羰 基苯硼酸、四（三苯基膦)钯和碱性盐，于70 °C下反应18~30h，得到PPP;
[0015] (2)将PPP溶解于水与四氢呋喃混合溶液中，得到浓度为1.6~4.0g/L的PPP溶液； 向所述溶液中加入氢氧化钠，于70 °C下反应18~30h，透析，干燥，得到PPPNa;
[0016] (3)将PPPNa溶解于良溶剂1中，混合均匀，得到本发明所述荧光试剂。
[0017]其中，步骤（1)所述3,4_二溴-1，2,5-三（甲氧羰基苯基)啦略、4-甲氧羰基苯硼酸、 四（三苯基膦)钯与碱性盐的质量比优选1:2.82~5.48:0.18~0.55:2.25~3.64;
[0018]步骤(1)所述良溶剂2优选乙二醇二甲醚;所述碱性盐优选碳酸铯；
[0019]步骤⑵所述PPP为1，2，3，4，5-五（甲氧羰基苯基）啦咯的简称，PPP与氢氧化钠的 质量比优选1:0.67~1.14;
[0020]步骤(2)所述溶剂优选水与四氢呋喃组成的混合溶剂，其中，水与四氢呋喃的体积 比优选1:0.5~4;
[0021 ]步骤(2)所述干燥优选冷冻真空干燥；
[0022] 一种如本发明所述的阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂的用途， 所述荧光试剂应用于溶液荧光定量检测盐溶液中微量铝离子或二价铅离子，或阶梯定量检 测微量铝离子和二价铅离子。
[0023]其中，所述阶梯定量检测微量铝离子和二价铅离子，具体为：
[0024] (1)检测所述荧光试剂的初始荧光强度；
[0025] (2)分次向所述荧光试剂中加入铝离子，并在每次加入铝离子后测量PPPNa的荧光 强度；
[0026]其中，所述铝离子在所述荧光试剂中的浓度为0.1~40ymol/L;
[0027] (3)分次向所述荧光试剂中加入二价铅离子，并在每次加入二价铅离子后测量 PPPNa的荧光强度；
[0028]其中，所述二价铅离子在所述荧光试剂中的浓度为0.1~40ymol/L;
[0029] (4)按照1:1的摩尔浓度比配制铝离子和二价铅离子的混合溶液;分次向所述荧光 试剂中加入所述混合溶液，并在每次加入所述混合溶液后测量PPPNa的荧光强度；
[0030] 其中，所述荧光试剂中的铝离子和二价铅离子的浓度均为0.1~40ymol/L;
[0031 ] (5)根据检测结果，分别取各离子含量对应的焚光强度最高的点与离子含量对应 作图，得到曲线I;
[0032] 所述曲线I中的横坐标为0.1~3. Ομπιο?/L时，定量检出铝离子；
[0033] 所述曲线I中的横坐标为6.0~40ymol/L时，定量检出二价铅离子。
[0034] 有益效果
[0035] (1)本发明所述荧光试剂对于铝离子和二价铅离子有荧光响应，PPPNa在良溶剂1 中处于分散状态，荧光信号较弱；加入铝离子或二价铅离子(或二者同时加入)后，PPPNa被 因静电作用与溶解性而被离子吸引而堆积，使其分子内旋转受限，非辐射能量转移受到抑 制，荧光试剂的荧光信号显著增强；
[0036] (2)本发明所述荧光试剂对二价铅离子检测具有一定的灵敏度，当二价铅离子浓 度为5ymol/L时，荧光试剂就有明显的信号增强;所述荧光试剂对铝离子检测具有较高的灵 敏性，当铝离子浓度为〇. lymol/L时，荧光试剂就有明显的信号增强；
[0037] (3)本发明所述荧光试剂对铝离子和二价铅离子的检测具有高度选择性，对于二 价铜离子、锌离子、三价铬离子和二价镉离子均无明显的荧光响应，且检测中不受其他离子 (镁离子、钠离子、三价铁离子、二价镍离子、钙离子、钡离子、钾离子)成分的影响；
[0038] (4)本发明所述荧光试剂对于二价铅离子的检测快捷，荧光试剂的荧光强度在加 入二价铅离子的同时就显著增强，并在30秒内达到稳定;所述荧光试剂对铝离子的检测非 常快捷，荧光试剂的荧光强度在加入铝离子的同时即达到稳定，具有实时"点亮"效果；
[0039] (5)本发明所述荧光试剂对于铝离子和二价铅离子的检测具有明显区别，在分别 加入两种不同离子后，荧光试剂的荧光发射波长不同，荧光强度增强倍数不同，荧光试剂检 测响应的快慢不同，可通过此区别区分检测盐溶液中成分；
[0040] (6)本发明所述荧光试剂可定量检测盐溶液中铝离子或二价铅离子的含量;也可 分别检出含有相近浓度铝离子和二价铅离子的混合盐溶液中两种离子的含量；
[0041] (7)本发明所述荧光试剂的制备方法简单;在检测时操作方便，混合盐溶液中的其 他主要成分都不影响荧光试剂的检出效果，可以直接检测而不需要预先分离。
【附图说明】
[0042]图1为以下实施例中的荧光检测机理示意图；
[0043]图2为实施例4中PPPNa荧光试剂在不同铝离子浓度下的荧光谱；
[0044]图3为实施例4中PPPNa荧光试剂的荧光强度变化率随铝离子含量变化的曲线及其 拟合直线；
[0045]图4为实施例4中PPPNa荧光试剂在不同二价铅离子浓度下的荧光谱；
[0046]图5为实施例4中PPPNa荧光试剂的荧光强度变化率随二价铅离子含量变化的曲线 及其拟合直线；
[0047]图6为实施例5中向PPPNa荧光试剂中加入不同浓度铝离子的荧光强度变化率随时 间变化曲线；
[0048]图7为实施例5中向PPPNa荧光试剂中加入不同浓度二价铅离子的荧光强度变化率 随时间变化曲线；
[0049]图8为实施例6中向PPPNa荧光试剂中加入浓度为3ymol/L不同金属离子的荧光谱 图；
[0050]图9为实施例6中向PPPNa荧光试剂中加入浓度为30ymol/L不同金属离子的荧光谱 图；
[0051 ]图10为实施例7中向PPPNa荧光试剂中PPPNa荧光试剂的荧光强度随分别加入的铝 离子溶液、二价铅离子溶液或铝离子和二价铅离子的混合溶液含量变化的曲线及其拟合直 线。
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
[0053]以下实施例中提到的主要试剂信息见表1;主要仪器与设备信息见表2。
[0054]表 1
[0056]表 2
[0058]以下实施例中的荧光检测机理示意图如图1所示，所述PPPNa荧光试剂中的PPPNa 具有聚集诱导发光增强的特性，在良溶剂中荧光试剂发光较弱，而加入铝离子、二价铅离子 或铝离子、二价铅离子共同加入后，PPPNa被因静电作用与溶解性被离子吸引而堆积，使内 旋转受到限制，抑制其非辐射能量转移，发光增强。
[0059]以下实施例中所述荧光分光光度计的激发波长为310nm;
[0060] 实施例1
[0061] -种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂的制备方法，所述方法具 体步骤如下：
[0062] (ι)ρρρ 的制备
[0063] 将100mg的3,4_二溴-1，2,5-三（甲氧羰基苯基)吡咯溶解于10mL乙二醇二甲醚中， 加入282mg 4-甲氧羰基苯硼酸、18mg四（三苯基膦）钯和225mg碳酸铯，在70°C下反应18小 时，得到白色固体粉末;通过核磁共振波谱仪和质谱仪表征可知，所述白色固体粉末为PPP， 其核磁氢谱、质谱和红外数据如下：
[0064] 匪R(400MHz，CDCl3)S(ppm) :8.05(m，2H)，7.85(m，8H)，7.51(m，5H)，6.98(m， 5H),3.89(m,15H)；MS(MALDI-T0F):calcd. for C44H35NO10,737.2；found ,737.2；FTIR: 2950cm-1 (碳-氢单键）1728cm-1(羰基双键），1436cm-1(碳氮单键），1278cm- 1(碳氧单键）， 1109cm-1 (苯环）。
[0065] (2)PPPNa 的制备
[0066] 将100mg的PPP溶于5mL水与20mL四氢呋喃组成的混合溶剂中，加入67mg氢氧化钠， 升温至70°C反应18小时，透析后冷冻抽真空干燥得到白色固体粉末;通过核磁共振波谱仪 表征可知，所述白色固体粉末为PPPNa，其核磁氢谱和红外光谱数据如下：
[0067] 匪R(400MHz，D2〇)S(ppm): 7 ·65(ι?，10H) ,6.99(111,1010^111^:160401^,1539011 ' 1392CHT1(羧酸盐的碳氧双键）。
[0068] (3)PPPNa荧光试剂的制备
[0069] 将3.88mg PPPNa溶于5mL去离子水中，制成浓度为1 X 10-3mol/L的母液1。取2mL母 液1加入样品瓶中，再向样品瓶中加入18mL去离子水，振荡均匀，得到母液2，浓度为1 〇Λιο 1 / L;取2mL的ΙθΛιοΙ/L母液2加入样品瓶中，再向样品瓶中加入18mL去离子水，振荡均匀，得到 PPPNa荧光试剂，浓度为10-5mol/L〇
[0070] 实施例2
[0071] -种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂的制备方法，所述方法具 体步骤如下：
[0072] (ι)ρρρ 的制备
[0073] 将100mg的3,4_二溴-1，2,5-三（甲氧羰基苯基）吡咯溶解于30mL乙二醇二甲醚中， 加入548mg 4-甲氧羰基苯硼酸、55mg四（三苯基膦）钯和364mg碳酸铯，在70°C下反应30小 时，得到白色固体粉末;通过核磁共振波谱仪和质谱仪表征可知，所述白色固体粉末为PPP， 其核磁氢谱、质谱和红外数据如下：
[0074] 匪R(400MHz，CDCl3)S(ppm) :8.05(m，2H)，7.85(m，8H)，7.51(m，5H)，6.98(m， 5H)，3·89(m，15H)·MS(MALDI-TOF):calcd·for C44H35NO1Q，737·2;found，737·2·FTIR: 2950cm-1 (碳-氢单键）1728cm-1(羰基双键），1436cm-1(碳氮单键），1278cm- 1(碳氧单键）， 1109cm-1 (苯环）。
[0075] (2)PPPNa 的制备
[0076] 将100mg的PPP溶于40mL水与20mL四氢呋喃组成的混合溶剂中，加入114mg氢氧化 钠，升温至70°C反应18小时，透析后冷冻抽真空干燥得到白色固体粉末;通过核磁共振波谱 仪表征可知，所述白色固体粉末为PPPNa，其核磁氢谱和红外光谱数据如下：
[0077] 匪R(400MHz，D2〇)S(ppm): 7 ·65(ι?，10H)，6 ·99(ι?，10H) ^111160401^,1539011 ' 1392CHT1(羧酸盐的碳氧双键）。
[0078] (3)PPPNa荧光试剂的制备
[0079] 将3.88mg PPPNa溶于5mL去离子水中，制成浓度为1 X 10-3mol/L的母液1。取2mL母 液1加入样品瓶中，再向样品瓶中加入18mL去离子水，振荡均匀，得到母液2，浓度为1 〇Λιο 1 / L;取2mL的ΙθΛιοΙ/L母液2加入样品瓶中，再向样品瓶中加入18mL去离子水，振荡均匀，得到 PPPNa荧光试剂，浓度为10-5mol/L〇
[0080] 实施例3
[0081] -种阶梯检测微量三价铝离子和二价铅离子的荧光试剂的制备方法，所述方法具 体步骤如下：
[0082] (ι)ρρρ 的制备
[0083] 将lOOmg的3,4_二溴-1，2,5-三（甲氧羰基苯基)吡咯溶解于20mL乙二醇二甲醚中， 加入300mg 4-甲氧羰基苯硼酸、40mg四（三苯基膦）钯和280mg碳酸铯，在70°C下反应24小 时，得到白色固体粉末;通过核磁共振波谱仪和质谱仪表征可知，所述白色固体粉末为PPP， 其核磁氢谱、质谱和红外数据如下：
[0084] 匪R(400MHz，CDCl3)S(ppm) :8.05(m，2H)，7.85(m，8H)，7.51(m，5H)，6.98(m， 5H)，3·89(m，15H)·MS(MALDI-TOF):calcd·for C44H35NO1Q，737·2;found，737·2·FTIR: 2950cm-1 (碳-氢单键）1728cm-1(羰基双键），1436cm-1(碳氮单键），1278cm- 1(碳氧单键）， 1109cm-1 (苯环）。
[0085] (2)PPPNa 的制备
[0086] 将10Omg的PPP溶于15mL水与15mL四氢呋喃组成的混合溶剂中，加入氢氧化钠 (90mg)，升温至70°C反应18小时，透析后冷冻抽真空干燥得到白色固体粉末;通过核磁共振 波谱仪表征可知，所述白色固体粉末为PPPNa，其核磁氢谱和红外光谱数据如下：
[0087] 匪R(400MHz，D2〇)S(ppm): 7 ·65(ι?，10H)，6 ·99(ι?，10H) ^111160401^,1539011 ' 1392CHT1(羧酸盐的碳氧双键）。
[0088] (3)PPPNa荧光试剂的制备
[0089] 将3.88mg PPPNa溶于5mL去离子水中，制成浓度为1 X 10-3mol/L的母液1。取2mL母 液1加入样品瓶中，再向样品瓶中加入18mL去离子水，振荡均匀，得到母液2，浓度为1 〇Λιο 1 / L;取2mL的ΙθΛιοΙ/L母液2加入样品瓶中，再向样品瓶中加入18mL去离子水，振荡均匀，得到 PPPNa荧光试剂，浓度为10-5mol/L〇
[0090] 以下实施4是实施例1中制备的PPPNa荧光试剂的应用，实施例5~7是实施例3中制 备的PPPNa荧光试剂的应用。
[0091 ]以下实施例中所述铝离子来自铝离子的硝酸盐类;二价铅离子均来自二价铅离子 的硝酸盐类；
[0092] 实施例4
[0093] PPPNa荧光试剂对铝离子和二价铅离子的定量检测：
[0094] (1 )PPPNa荧光试剂对铝离子的定量检测试验
[0095] 取3mL实施例1中制备的PPPNa荧光试剂，用荧光分光光度计测量PPPNa荧光试剂的 初始荧光强度1〇,然后分次向PPPNa荧光试剂中加入铝离子，并在每次加入铝离子后测量 PPPNa荧光试剂的荧光强度Ii;PPPNa荧光试剂在不同铝离子浓度下的荧光谱如图2所示，由 图2可知，随着铝离子浓度的增加，PPPNa荧光试剂的荧光强度变化率（Ii-Io)/1〇逐渐增加； 且PPPNa荧光试剂检测铝离子发光最高峰波长略大于450nm;取不同铝离子浓度对应的荧光 强度最高点对应的（Ii-I〇)/I()，并绘制（Ii-I〇)/I()随铝离子浓度的变化曲线，如图3所示；由 图3可知，与铝离子浓度在0.1~3. Ομπιο?/L范围内呈现线性关系，其线性方程为： Yi = 4.54331X^1.04363，R2 = 0.97553,其中，Y!代表1i-Id/IoA 代表铝离子浓度，R 代表线 性相关度。
[0096] 所述线性方程Y1 = 4.54331X^1.04363即为铝离子的定量检测的标准方程，且 PPPNa荧光试剂对铝离子的线性检出范围为0.1~3. Oymol/L;
[0097]其中，铝离子的添加规则为:先每次加入0 · 3nmol，待铝离子的总量达3 · Onmol后每 次加入3nmol，直至错离子的总添加量达30.0nmol;
[0098] (2)PPPNa荧光试剂对二价铅离子的定量检出试验
[0099]分次向3mL实施例1中制备的PPPNa荧光试剂中加入二价铅离子，并在每次加入二 价铅离子后测量PPPNa的荧光强度Ik;所述荧光试剂在不同二价铅离子浓度下的荧光谱如 图4所示，由图4可知，随着二价铅离子浓度的增加，PPPNa的强光强度变化率(Ik-I Q)/I()逐渐 增加;且PPPNa荧光试剂检测二价铅离子发光最高峰波长略小于450nm;取不同二价铅离子 浓度对应的荧光强度最高点对应的（Ik-Io)/I()，并绘制（Ik-Io)/I()随二价铅离子浓度的变化 曲线，如图5所示；由图5可知，（Ik-Io)/I()与二价铅离子浓度在4~30ymol/L范围内呈现线性 关系，且线性方程为:Υ2 = 0· 82905X2-1.6802，R2 = 0.9923,其中，Y2 代表(Ik-Io)/I()，X2 代表二 价铅离子浓度，R代表线性相关度。
[0100] 所述线性方程γ2 = 0.82905X2-1.6802即为二价铅离子的定量检测的标准方程，且 PPPNa荧光试剂对二价铅离子的线性检出范围为4~30ymol/L;
[0101] 其中，二价铅离子的添加规则为：先每次加入3nmol，待二价铅离子的总量达 30nmol后每次加入30nmol，直至二价铅离子的总添加量达300nmol。
[0102] 实施例5
[0103] PPPNa荧光试剂对铝离子和二价铅离子的检出时间：
[0104] (1 )PPPNa荧光试剂检出铝离子时间的试验
[0105] ①取3mL实施例3制备的PPPNa荧光试剂，首先用荧光分光光度计测量PPPNa荧光试 剂的初始荧光强度Ιο?，然后向其中加入铝离子，使铝离子的浓度为〇.6ymol/L，立刻检测 PPPNa荧光试剂的荧光强度，随后在1分钟内每隔6秒用荧光分光光度计测量一次荧光试剂 的荧光强度
[0106] ②仅改变铝离子的浓度，重复步骤①；其中，铝离子的浓度分别变为1. lymol/L， 1·8ymol/L和2·8ymol/L;
[0107] ③根据步骤①和步骤②的测试结果，绘制不同铝离子浓度下PPPNa荧光试剂的荧 光强度变化率(Im-IoO/Itn随时间变化曲线，如图6所示，可知，PPPNa荧光试剂对于铝离子的 检测非常快捷，在第一次测量后各发光强度都几乎不再变化，即检出效果为即时响应。
[0108] (2) PPPNa荧光试剂检出二价铅离子时间的试验
[0109] ①取3mL实施例3制备的PPPNa荧光试剂，首先用荧光分光光度计测量PPPNa荧光试 剂的初始荧光强度Ιο?，然后向其中加入二价铅离子，使二价铅离子的浓度为22ymol/L，立刻 检测PPPNa荧光试剂的荧光强度，随后在1分钟内每隔6秒用荧光分光光度计测量一次荧光 试剂的荧光强度I n;
[0110] ②仅改变铝离子的浓度，重复步骤①;其中，铝离子的浓度分别变为25ymol/L，28μ mol/I^P38ymol/L;
[0111] ③根据步骤①和步骤②的测试结果，绘制不同铝离子浓度下PPPNa荧光试剂的荧 光强度变化率(In-lQi) /Ιο?随时间变化曲线，如图7所示，可知，PPPNa荧光试剂对于二价铅离 子的检测较为快捷，发光强度在30秒后几乎不再变化，但PPPNa荧光试剂对二价铅离子检出 不是即时响应。
[0112] 实施例6
[0113] PPPNa荧光试剂对铝离子和二价铅离子的特异性识别实验
[0114] (1 )PPPNa荧光试剂特异性识别铝离子的试验
[0115] 将铝离子、二价铅离子、锌离子、三价铬离子等多种金属离子的硝酸盐按照单独组 分或者不同混合组分配置成溶液，得到体系A~L，其成分分别为:A铝离子溶液;B二价铅离 子溶液;C二价铜离子溶液;D锌离子溶液;E三价铬离子溶液;F二价镉离子溶液;G铝离子、二 价铅离子混合溶液;Η铝离子、二价铜离子混合溶液；I铝离子、锌离子混合溶液;J铝离子、三 价铬离子混合溶液;Κ铝离子、二价镉离子混合溶液;L铝离子、二价铅离子、二价铜离子、锌 离子、三价铬离子、二价镉离子、镁离子、二价镍离子、三价铁离子、钠离子、钾离子、钙离子 和钡离子的混合溶液；以上混合体系G~L中各离子按等摩尔浓度混合;取3mL实施例3制备 的PPPNa焚光试剂，各分别加入体系A~L，使其中任一种离子浓度为3ymol/L，用焚光分光光 度计测量PPPNa荧光试剂的荧光强度I(n和分别加入PPPNa荧光试剂后体系A~L后荧光试剂 的荧光强度I P;并根据检测结果绘制PPPNa荧光试剂的荧光谱图，如图8所示，可知，在离子 摩尔浓度为3ymol/L时，PPPNa荧光试剂对铝离子具有特异性点亮响应，而对其他离子均无 明显变化;除此以外，其他离子对荧光强度变化影响不大，即在铝离子的定量检出范围内， 其他离子的存在不影响PPPNa荧光试剂对铝离子的定量检出效果。
[0116] (2)PPPNa荧光试剂特异性识别二价铅离子试验
[0117] 将二价铅离子、铝离子、锌离子、三价铬离子等多种金属离子的硝酸盐按照单独组 分或者不同混合组分配置成溶液，得到体系A~L，其成分分别为:A二价铅离子溶液;B铝离 子溶液;C二价铜离子溶液;D锌离子溶液;E三价铬离子溶液;F二价镉离子溶液;G二价铅离 子、铝离子混合溶液;Η二价铅离子、二价铜离子混合溶液;I二价铅离子、锌离子混合溶液;J 二价铅离子、三价铬离子混合溶液;Κ二价铅离子、二价镉离子混合溶液;L二价铅离子、铝离 子、二价铜离子、锌离子、三价铬离子、二价镉离子、镁离子、二价镍离子、三价铁离子、钠离 子、钾离子、钙离子和钡离子的混合溶液；以上混合体系G~L中各离子按等摩尔浓度混合； 取3mL实施例3制备的PPPNa荧光试剂，各分别加入体系A~L，使其中任一种离子浓度为30μ mol/L，用荧光分光光度计测量PPPNa荧光试剂的初始荧光强度和分别加入体系a~1后 PPPNa荧光试剂的荧光强度Iq;并根据测试结果绘制PPPNa荧光试剂中加入浓度为3ymol/L 不同金属离子的荧光谱图如图9所示，可知，在离子摩尔浓度为30ymol/L时，PPPNa荧光试剂 对二价铅离子具有一定选择性的点亮响应，除对铝离子具有弱于二价铅离子的响应外，对 其他离子均无明显变化;除此以外，其他离子对荧光强度变化影响不大，即在二价铅离子的 定量检出范围内，其他离子的存在不影响PPPNa荧光试剂对二价铅离子离子的定量检出效 果。
[0118] 实施例7
[0119] (2)PPPNa荧光试剂对铝离子和二价铅离子的阶梯检出实验
[0120]①分次向3mL实施例3中制备的PPPNa荧光试剂中加入铝离子，并在每次加入铝离 子后测量PPPNa的荧光强度I;
[0121] 其中，铝离子的添加规则为:先每次加入3nmol，待铝离子的总量达30nmol后每次 加入30nmol，直至错离子的总添加量达120nmol;
[0122] ②分次向3mL实施例3中制备的PPPNa荧光试剂中加入二价铅离子，并在每次加入 二价铅离子后测量PPPNa的荧光强度I;
[0123] 其中，二价铅离子的添加规则为：先每次加入3nmol，待二价铅离子的总量达 30nmol后每次加入30nmol，直至二价铅离子的总添加量达120nmol;
[0124] ③按照1:1的摩尔浓度比配制铝离子和二价铅离子的混合溶液;分次向3mL实施例 3中制备的PPPNa荧光试剂中加入所述混合溶液，并在每次加入所述混合溶液后测量PPPNa 的荧光强度I;
[0125] 其中，所述混合溶液的添加规则为:先每次加入3nmol铝离子和3nmo二价铅离子离 子，待错离子和二价铅离子的各自总含量达30nmol，每次加入30nmol错离子和30nmol二价 铅离子，直至铝离子和二价铅离子的各自总含量达120nmol;
[0126] 所述离子为
[0127] 根据步骤①、②和③的检测结果，取各离子含量对应的荧光强度最高的点与离子 含量对应作图，如图10所示，可知，所述混合溶液离子浓度在铝离子线性检出范围0.1~3.0 wnol/L内时，混合溶液的检出曲线与铝离子检出曲线接近;混合溶液离子浓度在6.0~40μ mol/L时，混合溶液的检出曲线与二价铅离子的检出曲线接近。即在两种离子各自的线性检 出范围内，另一种离子的存在对该离子的定量检出影响较小;说明PPPNa荧光试剂可分别检 出含有相近浓度铝离子和二价铅离子的混合盐溶液中两种离子的含量。
[0128] 本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同 替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂，其特征在于:所述巧光试 剂由PPPNa和良溶剂1组成，其中，PPPNa的结构式如下：2. 根据权利要求1所述的一种阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂，其 特征在于:所述良溶剂1为去离子水或盐溶液。3. 根据权利要求2所述的一种阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂，其 特征在于:所述盐溶液中的盐为钢盐、钟盐、铁盐、铜盐、锋盐、铭盐、儒盐、巧盐、儀盐、儀盐 和领盐中的一种W上。4. 根据权利要求1所述的一种阶梯检测微量侣离子和二价铅离子的巧光试剂，其特征 在于:PPPNa的浓度为1〇-3~l〇-6mol/L。5. -种如权利要求1~4中任一项所述的阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧 光试剂的制备方法，其特征在于:所述方法步骤如下： (1) 将3,4-二漠-1,2，5-Ξ(甲氧幾基苯基川比咯溶解于良溶剂2中，得到浓度为3.33~ lOg/L的3，4-二漠-1，2，5-Ξ(甲氧幾基苯基川比咯溶液；向所述溶液中加入4-甲氧幾基苯棚 酸、四（Ξ苯基麟)钮和碱性盐，于70°C下反应18~30h，得到ΡΡΡ; (2) 将PPP溶解于水与四氨巧喃混合溶剂中，得到浓度为1.6~4. Og/L的PPP溶液；向所 述溶液中加入氨氧化钢，于70°C下反应18~30h，透析，干燥，得到PPPNa; (3) 将PPPNa溶解于良溶剂1中，混合均匀，得到本发明所述巧光试剂。6. 根据权利要求5所述的一种阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂的制 备方法，其特征在于： 步骤(1)所述3,4-二漠-1，2,5-立（甲氧幾基苯基)化咯、4-甲氧幾基苯棚酸、四（立苯基 麟)钮与碱性盐的质量比为1:2.82~5.48:0.18~0.55:2.25~3.64; 步骤(2)所述PPP与氨氧化钢的质量比为1:0.67~1.14。7. 根据权利要求5所述的一种阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂的制 备方法，其特征在于:步骤(1)所述良溶剂2为乙二醇二甲酸;所述碱性盐为碳酸飽。8. 根据权利要求5所述的一种阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂的制 备方法，其特征在于:所述混合溶剂中水与四氨巧喃的体积比为1:0.5~4;所述干燥为冷冻 真空干燥。9. 一种如权利要求1~4中任一项所述的阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧 光试剂的用途，其特征在于:所述巧光试剂应用于溶液巧光定量检测盐溶液中微量侣离子 或二价铅离子，或阶梯定量检测微量侣离子和二价铅离子。10. -种如权利要求9所述的阶梯检测微量Ξ价侣离子和二价铅离子的巧光试剂的用 途，其特征在于:所述阶梯定量检测微量侣离子和二价铅离子，具体为： (1) 检测所述巧光试剂的初始巧光强度； (2) 分次向所述巧光试剂中加入侣离子，并在每次加入侣离子后测量PPPNa的巧光强 度； (3) 分次向所述巧光试剂中加入二价铅离子，并在每次加入二价铅离子后测量PPP化的 巧光强度； (4) 按照1:1的摩尔浓度比配制侣离子和二价铅离子的混合溶液;分次向所述巧光试剂 中加入所述混合溶液，并在每次加入所述混合溶液后测量PPPNa的巧光强度； (5) 根据检测结果，分别取各离子含量对应的巧光强度最高的点与离子含量对应作图， 得到曲线I; 所述曲线I中的横坐标为0.1~3.0ymol/L时，定量检出侣离子； 所述曲线I中的横坐标为6.0~40ymol/L时，定量检出二价铅离子。
【文档编号】C09K11/06GK105969341SQ201610471986
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】董宇平, 李汪洋, 陈笛笛, 佟斌, 石建兵
【申请人】北京理工大学