菠菜叶绿素修饰的改性花生壳及其制备方法和用途
【专利摘要】本发明公开了一种菠菜叶绿素修饰的改性花生壳及其制备方法和用途。改性花生壳为叶绿素a修饰于蜂窝状的、由纤维素和木质素组成的碱改性花生壳上；方法为先将碾碎的菠菜叶加入丙酮和乙醇的混液中搅拌得到混合物，再将其加入石油醚和丙酮的混合液中混合均匀得到混合溶液，之后，先使用蒸馏水清洗混合溶液后静置分层，并分离其中的石油醚层，得到含有叶绿素的石油醚，再依次对含有叶绿素的石油醚使用无水硫酸钠干燥、过Al2O3色谱柱、提取并分离叶绿素，得到叶绿素a，最后，先将花生壳置于NaOH溶液中浸泡得到碱改性花生壳，再将其置于叶绿素a溶液中吸附反应，制得目的产物。它可广泛地应用于饮用水、食品、环境等相关领域含有Hg2+样品的快速实时检测。
【专利说明】菠菜叶绿素修饰的改性花生壳及其制备方法和用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性花生壳及制备方法和用途，尤其是一种菠菜叶绿素修饰的改性花生壳及其制备方法和用途。
【背景技术】[0002]汞(Hg)通常以无机汞或甲基汞的形式存在，因而很容易被人们的皮肤以及呼吸道和消化道所吸收。Hg2+能够沿着生物链的浓度不断地被放大，具有生物累积性，最终会影响人类的健康。大量的研究结果证实，人体中的汞含量超标将会引起呼吸衰竭、肝肾损害等严重的后果；因此，在人类生活的环境中对Hg2+的痕量检测至关重要。近期，人们为了探测汞离子，作了一些有益的探索，如在“金属叶绿素荧光性在金属对植物光合作用影响中的应用”(《河北联合大学学报(自然科学版)》2013年I月，第35卷第I期，第88~91页)一文的2.1节——过渡金属叶绿素的荧光特性中公开了叶绿素分子结合了过渡金属元素后，大多表现为荧光减弱或荧光猝灭。然而，这种叶绿素结合过渡金属离子后的荧光特性虽也展示出了其减弱或猝灭的现象，却离实际探测汞离子的应用相距甚远，首先，基于过渡金属众多的事实，人们难以从众多的过渡金属离子中有选择性地探测汞离子；其次，要对汞离子的痕量进行检测，就需探针要有较高的灵敏度，而现有的叶绿素结合过渡金属离子后的荧光减弱或荧光猝灭的特性均难以有效地对汞离子的浓度进行量化。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种对水溶液中Hg2+探测的选择性好、灵敏度高的荧光传感材料——菠菜叶绿素修饰的改性花生壳。
[0004]本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法。
[0005]本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的用途。
[0006]为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为:菠菜叶绿素修饰的改性花生壳包括叶绿素，特别是，
[0007]所述叶绿素为叶绿素a，所述叶绿素a修饰于碱改性花生壳上；
[0008]所述碱改性花生壳为蜂窝状，其由纤维素和木质素组成。
[0009]为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为:上述菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法包括固-液萃取法，特别是主要步骤如下:
[0010]步骤1，先按照重量比为3.5~4.5:4.5~5.5的比例，将碾碎的菠菜叶加入丙酮和乙醇的混液中搅拌至少4h，其中，混液中的丙酮和乙醇的体积比为7.5~8.5:1，得到混合物，再将混合物加入石油醚和丙酮的混合液中混合均匀，其中，混合液中的石油醚和丙酮的体积比为9.5~10.5:1，得到混合溶液；
[0011]步骤2，先使用蒸馏水清洗混合溶液后静置分层，并分离其中的石油醚层，得到含有叶绿素的石油醚，再依次对含有叶绿素的石油醚使用无水硫酸钠干燥、过Al2O3色谱柱、提取并分离叶绿素，得到叶绿素a ；
[0012]步骤3，先将花生壳置于浓度为0.8~1.2mol/L的NaOH溶液中，于55~65°C下浸泡反应至少48h，得到碱改性花生壳，再将碱改性花生壳置于浓度为10_3~10_5mol/L的叶绿素a溶液中吸附反应至少4h，制得菠菜叶绿素修饰的改性花生壳。
[0013]作为菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法的进一步改进:
[0014]优选地，在将菠菜叶碾碎前，先对其分别使用去离子水和乙醇清洗I~3次；避免了杂质的引入。
[0015]优选地，在花生壳碱改性前，先对其分别使用去离子水和乙醇超声清洗并干燥；避免了杂质的引入。
[0016]优选地，在碱改性花生壳上修饰叶绿素a之前，先对其使用去离子水清洗I~3次后干燥；确保了目 的产物的品质。
[0017]为解决本发明的又一个技术问题，所采用的又一个技术方案为:上述菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的用途为，
[0018]使用荧光光谱仪记录在波长为440~480nm的激发光源的激发之下的置于浓度为O~19X 10_8mOl/L的Hg2+水溶液中的菠菜叶绿素修饰的改性花生壳在495~800nm波长处的荧光光谱强度，由该荧光光谱强度得出Hg2+水溶液中Hg2+的含量。
[0019]作为菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的用途的进一步改进:
[0020]优选地，荧光光谱的积分强度I与[Hg2+] (Hg2+浓度)之间的线性关系为I =
2.896-0.079X IO8[Hg2+];确保了检测的精确性。
[0021]相对于现有技术的有益效果是:
[0022]其一，对制得的目的产物分别使用扫描电镜和X射线光电子能谱仪进行表征，由其结果可知，目的产物为由纤维素和木质素组成的蜂窝状碱改性花生壳上修饰有叶绿素a。这种由碱改性花生壳上修饰有叶绿素a的目的产物，既由于碱改性花生壳为由纤维素和木质素组成的蜂窝状骨架，而使其具有了较高的比表面积；又因碱改性花生壳上修饰的叶绿素a而使其与汞离子结合后有了荧光淬灭特性，更由于碱性花生壳与叶绿素a的整合而使其成为了使用便捷的荧光传感材料。
[0023]其二，将制得的目的产物作为荧光传感材料，经对含有相同浓度的不同金属离子的溶液和含有不同浓度的Hg2+的水溶液进行多次多批量的测试，目的产物对溶液中Hg2+的探测具有极高的选择性和灵敏度，当[Hg2+]低至10-9mol/L时仍能探测到，且根据Hg2+的荧光强度与一定浓度范围内水溶液中Hg2+的浓度成近似的线性关系，精确地探测浓度在O~19 X l(T8mol/L 范围内的 Hg2+。
[0024]目的产物的实验过程、传感机理和实际应用的验证如下:
[0025]1.Hg2+对叶绿素a的荧光淬灭
[0026]将提取的叶绿素a配制成浓度为l(T5mol/L的溶液，分别将相同浓度的各种常见金属离子溶液(10-5mol/L)加入到叶绿素a溶液中，在波长为460nm的光源激发下，记录其荧光强度的变化情况，获知Hg2+和Fe2+均可以淬灭叶绿素a的荧光。因此，要实现对Hg2+的选择性荧光检测，就需要排除Fe2+的干扰。
[0027]2.将碱改性花生壳分别置于起始浓度相同的Hg2+溶液和Fe2+溶液中，经过相同的吸附时间后，结果如下表所示，
[0028]
【权利要求】
1.一种菠菜叶绿素修饰的改性花生壳，包括叶绿素，其特征在于: 所述叶绿素为叶绿素a,所述叶绿素a修饰于碱改性花生壳上； 所述碱改性花生壳为蜂窝状，其由纤维素和木质素组成。
2.—种权利要求1所述菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法，包括固-液萃取法，其特征在于主要步骤如下: 步骤1，先按照重量比为3.5~4.5:4.5~5.5的比例，将碾碎的菠菜叶加入丙酮和乙醇的混液中搅拌至少4h，其中，混液中的丙酮和乙醇的体积比为7.5~8.5:1，得到混合物，再将混合物加入石油醚和丙酮的混合液中混合均匀，其中，混合液中的石油醚和丙酮的体积比为9.5~10.5:1，得到混合溶液； 步骤2，先使用蒸馏水清洗混合溶液后静置分层，并分离其中的石油醚层，得到含有叶绿素的石油醚，再依次对含有叶绿素的石油醚使用无水硫酸钠干燥、过Al2O3色谱柱、提取并分离叶绿素，得到叶绿素a ； 步骤3，先将花生壳置于浓度为0.8~1.2mol/L的NaOH溶液中，于55~65°C下浸泡反应至少48h，得到碱改性花生壳，再将碱改性花生壳置于浓度为10_3~10_5mol/L的叶绿素a溶液中吸附反应至少4h，制得菠菜叶绿素修饰的改性花生壳。
3.根据权利要求2所述的菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法，其特征是在将菠菜叶碾碎前，先对其分别使用去离子水和乙醇清洗1~3次。
4.根据权利要求3所述的菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法，其特征是在花生壳碱改性前，先对其分别使用去离子水和乙醇超声清洗并干燥。
5.根据权利要求4所述的菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的制备方法，其特征是在碱改性花生壳上修饰叶绿素a之前，先对其使用去离子水清洗I~3次后干燥。
6.一种权利要求1所述菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的用途，其特征在于: 使用荧光光谱仪记录在波长为440~480nm的激发光源的激发之下的置于浓度为O~19X 10_8mol/L的Hg2+水溶液中的菠菜叶绿素修饰的改性花生壳在495~800nm波长处的荧光光谱强度，由该荧光光谱强度得出Hg2+水溶液中Hg2+的含量。
7.根据权利要求6所述的菠菜叶绿素修饰的改性花生壳的用途，其特征是荧光光谱的积分强度1与[Hg2+]之间的线性关系为I = 2.896-0.079 X IO8[Hg2+]。
【文档编号】B01J20/30GK103923639SQ201410172509
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】王美玲, 孟国文, 黄青 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院