一种有机磷农药分子探针、其制备方法、应用方法及无机/有机复合稀土上转换纳米材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机磷农药分子探针、其制备方法、应用方法及无机/有机复合稀 土上转换纳米材料，属于农药检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 近些年以来，为了有效的控制害虫，获得更高的产量，农药的使用在农业和果蔬种 植中已经越来越为广泛。但是不得不引起重视的是，随着农药的大量使用，我们的环境和卫 生安全也随之受到了严重威胁。有数据统计显示，全世界每年使用的有机磷农药接近十亿 镑重量，这些农药在土壤，食物，水资源甚至大气中都可以被探测得到[Ramachandran R， Mani V，Chen S M，Gnana kumar G，Govindasamy M，recent developments in electrode materials and methods for pesticide analysis-an overview. Int · J.Electrochem. Sci ·，2015，10，859-869 ·] D多种有机磷农药具有相对较强 的毒性，这主要是因为有机磷类化合物能够不可逆地抑制人体中枢和外周神经系统中重要 的乙酰胆碱酯酶(AChE)，造成乙酰胆碱在人体中大量的蓄积，严重时会导致器官衰竭甚至 死亡[Wang X，Dong S，Hou T，Liu L，Liu X ,Li F，Exonuclease I-aided homogeneous electrochemical strategy for organophosphorus pesticide detection based on enzyme inhibition integrated with a DNA conformational switch.Analyst,2016, 141(5):1830 -1836.]。因为它们对人体的急性毒性，包括对硫磷，甲基对硫磷和甲胺磷在 内的多种有机磷农药在中国已经被完全禁止使用。在当前的有机磷农药检测技术中，色谱 技术包括高效液相，气相色谱/质谱联用技术等已经被广泛应用，但是这些方法通常需要较 长的时间以及较严格的操作[Li L，Zhou S，Jin L，Zhang C，Liu W，Enantiomeric separation of organophosphorus pesticides by high-performance liquid chromatography，gas chromatography and capillary electrophoresis and their applications to environmental fate and toxicity assays.J.Chromatogr.B,2010, 878(17-18): 1264-1276.]。而在近年来发展起来的基于免疫分析技术以及酶抑制技术等， 虽然具有很好的检测效果，但是成本较高，并且存在着稳定性和重复性较差的问题 [Viswanathan S，Manisankar P,Nanomaterials for Electrochemical Sensing and Decontamination of Pesticides.J.Nanosci.Nanotechnol.2015,15(9):6914-6923·]。相 对于以上技术，基于荧光分子探针的光学检测技术，能够提供较为简便、灵敏并且成本较低 的检测方法。例如，中国专利《一种快速检测农药残留的方法》，申请号201010100463 .，公开 了一种有机磷农药的荧光检测方法。基于卟啉类化合物与有机磷农药作用后发生荧光强度 的变化，通过监测卟啉溶液与有机磷农药反应之后的荧光光谱，对其进行比较分析来确定 样品液中有机磷农药的含量。中国专利《一种用于有机磷农药检测的SrAl 2B207:Eu3+荧光探 针的制备方法》，申请号201510667655.9，公开了一种基于稀土螯合发光原理的有机磷农药 检测方法。有机磷农药选择性地进入识别位点，与Eu 3+形成有机配体，能量从有机磷农药分 子传递给Eu3+，从而使SrAl2B2〇7: Eu3+探针荧光增强，能够在液相中检测到纳摩尔浓度级别 的有机磷农药分子。但是传统的基于有机分子荧光变化的分子探针通常受到光漂白的影响 并且存在着稳定性差的问题，严重限制了其广泛应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决现有技术中存在的以上不足，提出了一种新颖的分子探 针，通过将其负载于吐温修饰的稀土上转换纳米材料表面，用于检测有机磷化合物，得到了 稳定、高效、经济的有机磷农药检测效果。
[0004] 本发明的另一目的在于提供一种简单的上述分子探针的制备方法。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种可以实现有机磷农药的简便、灵敏检测的上述分 子探针的应用方法。填补稀土掺杂的荧光上转换纳米材料在有机磷酸农药检测领域应用的 空白。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种包括本发明的分子探针的无机/有机复合稀土上 转换纳米材料，该材料在有机磷检测过程中具有突出的检测效果，检测灵敏度高，抗干扰性 强。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种有机磷农药分子探针，该分子探针的结构式如下：
[0010](其中R为十二烷基、正己基、正丁基、己酸基或丁酸基中的一种。）
[0011] 进一步优选R为十二烷基。
[0012] 所述有机磷农药分子探针的制备方法优选为：
[0013] 以4-溴-1，8-萘二甲酸酐为起始原料，与十二胺、正己胺、正丁胺、氨基己酸或氨基 丁酸中的一种在乙醇中回流反应，除去溶剂，纯化，将纯化后的产物与无水碳酸钾在甲醇中 共热回流，反应，反应完成后除去溶剂，使用二氯甲烷溶解后水洗去碳酸钾，干燥，经硅胶柱 纯化，纯化后与氢碘酸回流反应，结束后用水稀释再用乙酸乙酯萃取，纯化，再与六次甲基 四胺在三氟乙酸中加热回流，反应结束调节pH为6.5-8,萃取之后硅胶柱层析纯化，再与盐 酸羟胺在三乙胺催化下反应，最终经硅胶柱纯化得到产物。
[0014] 本发明还涉及一种包括所述有机磷农药分子探针的无机/有机复合稀土上转换纳 米材料，所述无机/有机复合稀土上转换纳米材料通过将所述有机磷农药分子探针负载于 吐温修饰的稀土上转换纳米材料表面得到。
[0015] 所述有机磷农药分子探针的应用方法为：
[0016] 将所述有机磷农药分子探针负载于吐温修饰的稀土上转换纳米材料表面，用于检 测有机磷化合物。
[0017]其中，所述稀土上转换纳米材料优选为核-壳结构稀土上转换纳米材料NaYF4:Yb, Tm@NaYF4〇
[0018]进一步优选所述稀土上转换纳米材料为单分散粒子，粒径为20-40nm，内核组成为 NaYF4:20 % Yb，0 · 1 % Tm，外壳组成为 NaYF4。
[0019]其中，分子探针负载到纳米材料表面的制备过程中稀土上转换纳米材料与分子探 针的质量比为2:1-1:3。
[0020]吐温修饰的稀土上转换纳米材料的过程优选为:取油酸修饰的稀土上转换纳米材 料，向其中加入环己烷，超声分散;加入吐温，进一步超声分散，搅拌;缓慢滴入超纯水中，加 热搅拌挥发环己烷至溶液澄清;冷却，离心，超纯水洗涤，离心所得固体分散于超纯水中，即 得表面吐温修饰的稀土上转换纳米颗粒。
[0021]所述有机磷农药分子探针负载于吐温修饰的稀土上转换纳米材料表面的方法优 选为:将吐温修饰的稀土上转换纳米材料分散于N，N_二甲基甲酰胺中，加入分子探针，超声 分散，搅拌，离心，水洗，干燥，得到产物。
[0022] 检测过程中的pH优选为7.0-9.0。
[0023]检测过程中优选加入N，N_二甲基甲酰胺的磷酸盐缓冲溶液和N，N_二异丙基乙胺， N，N-二甲基甲酰胺的磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.3-0.5mg/mL。
[0024] N，N-二异丙基乙胺的浓度优选为每mL反应体系中加入1 -1 OyL。
[0025]检测过程中优选用980nm激发器作为激发光源，监测荧光变化范围为400-900nm〇 [0026] 所述吐温优选为吐温20、吐温40、吐温60或吐温80中的一种。
[0027] 进一步优选吐温为吐温20。
[0028]所述吐温修饰的稀土上转换纳米材料可以稳定分散于水相中，在980nm激发光下， 发射蓝色荧光，波长为475nm〇
[0029]所述稀土上转换纳米材料优选为核-壳结构稀土上转换纳米材料。
[0030]所述的有机磷农药分子探针在稀土上转换纳米材料上的负载量约为14. lwt%。
[0031] 本发明的原理如下所述:将分子探针负载到稀土上转换纳米材料表面之后，由于 分子探针的紫外吸收与纳米材料的荧光发射具有很好的重叠，因此二者之间能够发生荧光 共振能量转移作用，造成稀土纳米材料的蓝色荧光发射被淬灭。而在与有机磷农药反应之 后，分子探针的紫外吸收发生了变化，其在475nm处的紫外吸收急剧降低，因此二者之间的 荧光共振能量转移作用被