（环境科学与工程专业论文）新型荧光染料的合成及其在环境监测中的应用研究.pdf

i i i l ll li iii l lli l lil liil y 19 0 8 7 9 2 s t u d yo ns y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no fn o v e l f l u o r e s c e n td y e si ne n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g b y q i np i n z h u b s ( h u n a nu n i v e r s i t y ) 2 0 0 5 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f d o c t o ro fs c i e n c e l n e n v i r o n m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rn i uc h e n g g a n ga n dp r o f e s s o rz e n gg u a n g m i n g s e p t e m b e r ，2 0 10 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：庄易蚌 日期：珈t o 年月汕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 f 2 、不保密叼。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名：森品蛴 日期：扪i 哞明弓口日 导师签名：日期：年月日 新型荧光染料的合成及其在环境监测中的应用 摘要 环境污染问题越来越严重，环境中污染物的种类正在被不断的发现，污染物 的数量也在不断增加，对环境中污染物分析手段的灵敏度，准确性，特异性及方 便性等方面的要求也越来越高。环境中污染物的分析手段有很多种，其中荧光分 析法由于其具有灵敏度高、选择性较好等的优点越来越受到了国内外研究者的关 注。本论文主要是进行了一系列发光性能优良的可以发长寿命荧光的稀土配合物、 普通荧光的萘酰亚胺、葸衍生物及等荧光染料的设计与合成，并进行了在环境中 病原微生物、金属离子、微量水等方面的监测应用。所发展的方法都具有高灵敏 度，操作方便等优点。主要完成内容如下： ( 1 ) 提出了一种基于两探针串联的环境中常见病原微生物d n a 的监测方法。 该模型包括了捕获探针d n a l ，识别探针d n a 2 和目标探针d n a 3 。合成了几种具 有长寿命荧光的稀土三元配合物，并选择发光性能最好的：以噻吩甲酰三氟丙酮 ( t t a ) ，5 氨基邻菲哕啉( 5 n h 2 p h e n ) 为配体的稀土铕配合物， e u ( t t a ) 3 ( 5 n h 2 p h e n ， (，然后通过修饰连接上免疫球蛋白： ， 利用反相微乳液法，制) 备表e 面t n 修) 饰活性基团的核壳型纳米颗粒。这样的e 纳t n 米i 颗g o 粒 能够十分便利地连接上寡聚核苷酸链以用于时间分辨荧光检测。同时，根据已报 道的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌特异性基因片段用软件p r i m e rp r e m i e r5 0 设计了 实验所需的捕获探针，识别探针和目标探针序列。杂交过程中，先将带氨基的捕 获探针d n a l 共价固定在普通载玻片上，然后与识别探针d n a 2 ，目标探针d n a 3 在玻片表面进行杂交。最后，通过检测玻片表面的荧光强度来达到监测病原微生 物的目的。这种方法具有选择性好、杂交稳定性好、高灵敏度和杂交时间短等优 点，是一种微生物病原体监测的有效方法( 第2 章) 。 ( 2 ) 在基于发光纳米颗粒的两探针串联的监测模型上，建立了一种直接用长 寿命发光单分子为标记物的病原微生物的监测方法。用既带有活性基团又能发长 寿命荧光的稀土铕配合物，e u ( t t a ) 3 ( 5 n h 2 p h e n ) 直接作为标记物。这种检测方 法操作起来更加方便。并且具有杂交时间短，稳定性令人满意，选择性好等优点。 ( 第3 章) 。 ( 3 ) 合成了一种新型的硫脲类荧光探针，9 葸醛缩氨基硫脲( a n t h t ) ，并 研究了该探针在测定环境样品中痕量h g ( i i ) 和c u ( i i ) 的应用。通过研究不同金属 离子，n a 0 ) ，a i ( i i i ) ，b a ( i i ) ，m n ( i i ) ，c o ( i i ) ，c d ( i i ) ，c a ( i i ) ，z n ( i i ) ，c r ( i i i ) ， f e ( i i i ) ，p b ( i i ) ，h g ( i i ) 及c u ( t d ( 相同浓度：5 0 1 0 巧t o o ll 。1 ) 对a n t h t 荧光强度 的作用，发现只有h g ( i i ) 和c u ( i i ) 对a n t h t 的有显著的荧光猝灭作用。在p h 为 i i 博士学位论文 7 2 ，激发波长为4 1 1n m 的情况下，a n t h t 在水乙醇溶液( 2 0 5v v ) 中的荧光强度 随着c u ( i i ) 或h g ( i i ) 浓度的增加慢慢降低。此外，在一定的金属离子浓度范围内 该硫脲类染料的荧光强度和金属离子的浓度呈良好的线性关系，对h g ( i i ) 和c u ( i i ) 监测的线性范围分别为2 1 0 一4 x 1 0 7 5m o ll 。1 和1 1 0 1 1 0 5m o ll 一。该传感 系统表现出了令人满意的灵敏度，操作方法简便，并且对于h g ( i i ) 和c u ( i i ) 的检 测限低至8 9 1 0 罐m o ll 。1 和3 3 1 0 培m o ll 。该探针可以用于实际样品中h g ( i i ) 和c u ( i i ) 浓度的测定( 第4 章) 。 ( 4 ) 合成了一种新型的对极性敏感，具有可共聚端基双键、性能优良的荧光 载体，- 烯丙基4 吗啉基1 ，8 萘酰亚胺( a m n ) 。将a m n 通过末端双键在紫外 光照下共价固定到硅烷化的玻片表面。然后对其进行实验研究，实验结果表明， 在激发波长4 0 0n m 处，随着水含量的增加，a m n 的荧光强度显著降低。在有机 溶剂中水含量为0 0 0 至4 4 0 之间的时候，a m n 的荧光强度和水含量呈现了很 好的线性关系。该传感体系表现出了令人满意的重现性，具有灵敏度高，响应速 度快等优点。同时，通过共价固定的方法也大大减少了荧光载体的流失，提高了 传感器的稳定性。另外，所制备的传感体系对环境体系的p h 不敏感，并且具有 至少一个月的长使用寿命( 第5 章) 。 ( 5 ) 合成了又一种对极性敏感的苯并噻吨二羧酸酐衍生物，n - ( 2 甲基丙烯 酰胺) 苯并【k ，l 】噻吨3 ，4 二甲酰亚胺( m b t d ) ，该发光分子也通过末端双键共价 固定到玻片表面，用于监测有机溶剂中的水含量。实验考察了不同有机溶剂对荧 光载体的影响。结果表明溶剂极性对荧光载体的强度和斯托克斯位移都有着显著 的作用。在一定的水含量浓度范围内，荧光强度与浓度呈现了良好的线性关系。 该传感器具有响应速度快，重现性好等优点，足以应用于实际样品中微量水含量 的测定( 第6 章) 。 ( 6 ) 在制备各种荧光传感体系的过程中，也合成了一系列新型的荧光物质。 在最后一章中，主要介绍了其他一些发光性能良好的荧光物质的合成( 第7 章) 。 关键词：环境分析；荧光探针；荧光传感器；病原微生物；金属离子；水含量 i i i 新型荧光染料的合成及其在环境监测中的应用 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ev a r i e t ya n dt h ea m o u n t so f e n v i r o n m e n t a lp o l l u t a n t s ， t h ed e m a n d sf o rt h es e n s i t i v i t y ，a c c u r a c y ，s p e c i f i c i t y ，a n da c c e s s i b i l i t y e ta 1 o f a n a l y t i c a lm e t h o d so fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t a n t sb e c o m eh i g h e ra n dh i g h e r t h e r ea r e m a n ym e t h o d st oa n a l y z ep o l l u t a n t sh o w e v e r ，m o r ea n dm o r er e s e a r c h e r sa th o m ea n d a b r o a dp a ya t t e n t i o nt of l u o r e s c e n c ea n a l y t i c a lm e t h o d sf o r i t sh i g hs e n s i t i v i t y ， s e l e c t i v i t ya n do t h e ra d v a n t a g e s i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，a s e r i e so fn o v e lf l u o r e s c e n c e d y e so fr a r ee a r t hc o m p l e x e sw i t hl o n gl i f e f l u o r e s c e n c et i m e ，n a p h t h a l i m i d e ，a n d a n t h r a c e n ed e r i v a t i v e sw e r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e d t h ed y e sw e r et h e na p p l i e di n t h ed e t e c t i o no fp a t h o g e n i cm i c r o o r g a n i s m s ，t r a c em e t a li o n s ，o rw a t e rc o n t e n ti n e n v r i o n m e n t t h ed e v e l o p e dd e t e c t i o ns y s t e m sb o t hh a v es a t i s f a c t o r ys e n s i t i v i t ya n d w e r ee a s yt oo p e r a t i o n + t h ed e t a i l sa r es u m m a r i z e da st o l l l o w s ： ( 1 ) at w o p r o b et a n d e md n ah y b r i d i z a t i o na s s a yi n c l u d i n gc a p t u r e d n a i ， p r o b ed n a 2 ，a n dt a r g e td n a 3 w a sp r e p a r e d s o m ek i n d so fr a r ee a r t hc o m p l e xw e r e s y n t h e s i z e d t h el o n g l i v e dl u m i n e s c e n te u r o p i u mc o m p l e xd o p e dn a n o p a r t i c l e s ( n p s ) w e r eu s e da st h eb i o m a r k e r t h e c o m p l e x i n c l u d e di nt h e p a r t i c l e w a s e u ( t t a ) 3 ( 5 一n h 2 一p h e n ) - i g g ( e t n i g g ) ，t h e e u r o p i u mc o m p l e x e u ( t t a ) 3 ( 5 n h 2 p h e n ) l i n k i n ga ni g gm o l e c u l e s i l i c an p sc o n t a i n i n ge t n - i g g w e r ep r e p a r e db yt h er e v e r s em i c r o e m u l s i o nm e t h o d ，a n dw e r ee a s y t ol a b e l o l i g o n u c l e o t i d ef o r t i m e r e s o l v e df l u o r e s c e n c e a s s a y s t h el u m i n o p h o r e s w e r e w e l l p r o t e c t e df r o mt h ee n v i r o n m e n t a li n t e r f e r e n c ew h e nt h e yw e r ed o p e di n s i d et h e s i l i c an e t w o r k t h es e q u e n c e so fs t a p h y l o c o c c u sa u r e u sa n de s c h e r i c h i ac o l ig e n e s w e r ed e s i g n e du s i n gs o f t w a r ep r i m e rp r e m i e r5 0 a m i n o - m o d i f i e dc a p t u r ed n a lw a s c o v a l e n t l yi m m o b i l i z e do nt h ec o m m o ng l a s ss l i d e ss u r f a c e t h ed e t e c t i o nw a sd o n e b ym o n i t o r i n gt h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yf r o m t h eg l a s ss u r f a c ea f t e rt h eh y b r i d i z a t i o n r e a c t i o nw i t ht h en p sl a b e l e dp r o b ed n a 2a n dc o m p l e m e n t a r yt a r g e td n a 3 t h e s e n s i n gs y s t e mp r e s e n t e ds h o r th y b r i d i z a t i o nt i m e ，s a t i s f a c t o r ys t a b i l i t y ，s e n s i t i v i t y ， a n ds e l e c t i v i t y t h i sa p p r o a c hw a ss u c c e s s f u l l ye m p l o y e df o rp r e l i m i n a r ya p p l i c a t i o n i nt h ed e t e c t i o no fp u r ec u l t u r e de c o l i ，i tm i g h tb ea ne f f e c t i v et o o lf o rp a t h o g e n d n am o n i t o r i n g ( c h a p t e r2 ) ( 2 ) b a s e do nt h ea b o v ed e t e c t i o na s s a y ，t h es i n g l em o l e c u l ew i t haf u n c t i o n a l g r o u p o fa m i n oa n ds t r o n gl o n gl i f e t i m ef l u o r e s c e n c ew a sd i r e c t l yu s e da s t h e i v 一。一。，。宣。；塑兰丝塑篁呈，皇。_ 目，罾。，冒，。一 _ _ 目_ 目l _ 皇_ - 目= 目_ _ - e e 簟目目自= = = = = = 自= 阜 目目l i 目目- 日_ f 。一一 b i o m 矗r k e r t h ee uc o m p l e xo fe u ( t t a ) 3 ( 5 n h 2 一p h e n ) w a sl i n k e dt ot h ep r o b ed n a h i g hs e n s i t i v i t y s h o w e dt h a tt h ep r o p o s e dd n ad e t e c t i o ns y s t e mb a s e do n s u c n c o m p l e xm o l e c u l a r c o u l db em o r ec o n v e n i e n tt h a nn a n o p a r t i c l e - b a s e d d e t e c t i o n s v s t e m s t h es e n s i n gs y s t e mp r e s e n t e ds h o r th y b r i d i z a t i o nt i m e ，s a t i s f a c t o r ys t a b i l i t y ， a n dh i g hs e l e c t i v i t y ( c h a p t e r3 ) ( 3 1an o v e lf l u o r e s c e n td y e ，9 - a n t h r a l d e h y d e - t h i o s e m i c a r b a z o n e ( a n t h t ) ，u s e d f o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc u ( i i ) o rh g ( i i ) i na q u e o u ss o l u t i o n sw a sd e s c r i b e d i nt h e p r e s e n c eo fs e v e r a lm e t a li o n s s u c ha sn a ( i ) ，a i ( 1 1 i ) ，b a ( i i ) ，m n ( i i ) ，c o ( i i ) ，c d ( i i ) ， c a ( i i ) ，z n ( i i ) ，c r ( i i i ) ，f e ( i i i ) ，p b ( i i ) ，h g ( i i ) ，a n dc u ( i i ) a tas a m e c o n c e n t r a t l o no f 5 0 10 5m 0 1l ，o n l yh g ( i i ) a n dc u ( i i ) r e s u l t e d i nr e m a r k a b l ed e c r e a s e s t h e f l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yo ft h ep r o b ed e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no fc u ( 1 1 ) o rh g ( i i ) w h e ni tw a se x c i t e da t4 1ln mi nw a t e r - e t h a n o l ( 2 0 5v v ) s o l u t i o n sa tp h 7 2 0 t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yo ft h ep r o b ed e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o n o fc u ( 1 1 ) o rh g ( i i ) t h et h i o u r e ad e r i v a t i v e b a s e dp r o b es h o w e dl i n e a r r e s p o n s e t o w a r dh g ( 1 1 ) i nt h ec o n c e n t r a t i o nr a n g ec a 2 x10 。6 - 4x10 。5m o ll 。1a n dc u ( i i ) c a 1xl0 1 10 5m o ll t h ep r e p a r e ds e n s i n gs y s t e mp r e s e n t e d s a t i s f a c t o r y s e n s i t i v i t va n ds e l e c t i v i t y ，a n dt h ed e t e c t i o nl i m i t sc o u l d b ea sl o w a s8 9 10 嗡m o ll 。： f o rh g ( i i ) a n d3 3 10 8m o ll f o rc u ( i i ) t h ed e v e l o p e dm e t h o d w a ss u c c e s s f u l l y e m p l o y e df o rp r e l i m i n a r ya p p l i c a t i o ni nn a t u r a lw a t e ra n dd o m e s t i cs e w a g e 【c h a p t e r 4 ) ( 4 ) an e wf l u o r e s c e n td y e ，n - a l l y l 4 m o r p h o l i n y l - 1 ，8 一n a p h t h a l i m i d e ( a m n ) ， w a ss v n t h e s i z e da s af l u o r e s c e n ti n d i c a t o ri n t h ef a b r i c a t i o no fas e n s o rf o r d e t e r m i n i n gw a t e rc o n t e n ti no r g a n i cs o l v e n t s a m nw a sp h o t o 。e o p o l y m e r i z e d o na 9 1 a s ss u r f a c et r e a t e dw i t has i l a n i z i n ga g e n t t h ef l u o r e s c e n c e i n t e n s i t yo fa m n d e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gw a t e rc o n t e n t sw h e ni tw a se x c i t e da t4 0 0n m i n t h er a n g e o fc a 0 0 0 4 4 0 ( v v ) ，t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yo fa m n c h a n g e da sal i n e a r f u n c t i o no fw a t e rc o n t e n t t h e s e n s o re x h i b i t e ds a t i s f a c t o r yr e p r o d u c i b i l i t y ， r e v e r s i b i l i t y ，a n d aq u i c kr e s p o n s et i m e t h el e a k a g e o ft h ef l u o r o p h o r ew a s s u c c e s s f u l l yp r e v e n t e dt h r o u g he o v a l e n t l yi m m o b i l i z a t i o n a d d i t i o n a l l y ，t h ep r e p a r e d s e n s o ri sp h i n s e n s i t i v ea n dp o s s e s s e sar e l a t i v e l yl o n gl i f e t i m eo fa tl e a s to n e m o n t h ( c h a p t e r5 ) ( 5 ) a n o t h e rb e n z o t h i o x a n t h e n e d e r i v a t i v e o fn - ( 2 。m e t h a c r y l o x y e t h y l ) b e n z o k 1 t h i o x a n t h e n e 3 ，4 一d i c a r b o x i m i d e ( m b t d ) ，w a s u s e da saf l u o r e s c e n t i n d i c a t o rf o rd e t e r m i n a t i o no fw a t e rc o n t e n ti no r g a n i cs o l v e n t s m b t d w a sa l s o p h o t o c o p o l y m e r i z a t i o n i m m o b i l i z e do nag l a s ss u r f a c e f l u o r e s c e n c es p e c t r a o ft h e v 新型荧光染料的合成及其在环境监测中的应用 s e n s i n gm e m b r a n ew e r er e c o r d e di nv a r i o u ss o l v e n t so fd i f f e r e n tp o l a r i t y t h es o l v e n t e x e r t e da ne v i d e n ti n f l u e n c eo nt h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t i e sa n ds t o k e ss h i f t a n dt h e f l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yo fm b t dc h a n g e da sal i n e a rf u n c t i o no fw a t e rc o n t e n ti na c e r t a i nr a n g e t h ep r e p a r e ds e n s o rs y s t e mp o s s e s s e ss h o r tr e s p o n s e ，a n dr e c o v e r i n g t i m e t h e r e v e r s i b i l i t y a n d r e p r o d u c i b i l i t y a r ea l s o a d e q u a t e f o r p r a c t i c a l m e a s u r e m e n t ( c h a p t e r6 ) ( 6 ) w h i l ep r e p a r i n g v a r i o u sf l u o r e s c e n c e s e n s i n gs y s t e m s ，o t h e r n o v e l f l u o r e s c e n c ed y e sw e r es y n t h e s i z e d i nt h el a s tc h a p t e r ，s y n t h e s i so fs o m eo t h e r f l u o r e s c e n c ed y e sw i t hs u p e rl u m i n e s c e n c ep r o p e r t i e sw e r ed e s c r i b e d ( c h a p t e r7 ) k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t a la n a l y s i s ；f l u o r e s c e n c ep r o b e ；f l u o r e s c e n c es e n s o r ； p a t h o g e n ；m e t a li o n s ；w a t e rc o n t e n t v i 博士学位论文 目录 学位论文原创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i v 第1 章绪论1 1 1荧光分析法概述1 1 1 1荧光探针法1 1 1 2 荧光传感器法2 1 2荧光材料3 1 2 1长寿命荧光材料3 1 2 2纳米荧光材料4 1 3环境中污染物的分析方法4 1 3 1环境中污染物的存在4 1 3 2环境中污染物的主要监测方法5 1 4荧光分析法在环境分析中的主要应用。7 1 4 1原子荧光光谱法7 1 4 2分子荧光光谱法7 1 5本文构想1 0 第2 章新型稀土配合物纳米探针检测病原微生物1 2 2 1 前言1 2 2 2实验部分13 2 2 1实验仪器1 3 2 2 2实验原料及试剂一1 3 2 2 3稀土铕、铽三元配合物的合成1 4 2 2 4稀土配合物纳米颗粒的制备1 6 2 2 5探针的设计和合成2 1 2 2 6杂交中所需溶液的配制2 3 2 2 7 玻片表面修饰探针d n a l 2 5 2 2 8 纳米颗粒表面修饰探针d n a 2 2 6 2 2 9两串联的d n a 杂交及杂交后处理2 6 2 3实验结果的讨论与分析j 一2 7 2 j 3 1检测信号强度随浓度的变化：2 7 2 3 2检测信号的衰减2 8 v i i 新型荧光染料的合成及其在环境监测中的应用 2 3 3稀土配合物泄露检测2 8 2 3 4检测系统的选择性能及可行性2 9 2 3 5最佳杂交时间的选择2 9 2 4 结论2 9 第3 章双功能稀土铕配合物探针测定病原微生物3 0 3 1前言3 0 3 2 实验部分3 0 3 2 1实验仪器3 0 3 2 2实验试剂31 3 2 3稀土配合物的合成一3 2 3 2 4杂交模型的建立3 3 3 2 5纯培养金黄色葡萄球菌和大肠杆菌基因组的提取3 4 3 3实验结果分析与讨论。3 6 3 3 。l三种稀土铕配合物的发光性能3 6 3 3 2 配合物e u ( t t a ) 3 ( 5 n h 2 p h e n ) 的荧光寿命和稳定性3 7 3 3 3目标d n a 3 的检测3 9 3 3 4检测体系的可行性和选择性3 9 3 3 5滴加捕获探针浓度的优化4 0 3 3 6杂交温度的优化4 0 3 3 7杂交时间的优化4 1 3 3 8检测体系的初步应用4 l 3 4 结论4 1 第4 章硫脲类荧光探针测定痕量c u ( i i ) 和h g ( i i ) 4 2 4 1 前言4 2 4 2实验部分4 3 4 2 1 4 2 2 4 2 3 4 2 4 4 2 5 4 3实验结果分析与讨论4 5 4 3 1 p h 值的影响4 5 4 3 2不同乙醇含量的选择4 6 4 3 3不同金属离子对荧光强度的影响4 6 4 3 4 不同浓度c u ( i i ) 和h g ( i i ) 对荧光强度的影响4 7 v i i i 1 j 1 j ，) 4 9 9 0 ) ，英文名： t h i o s e m i c a r b a z i d e ，分子量：9 1 1 4 ，分子式：c h s n 3 s ，为白色粉末或结晶，购于 天津市光复精细化工研究所。该化合物不溶于水，易溶于乙醇。用于合成抗结核 药氨硫脲和磺胺药物，作农药中间体、橡胶助剂、合成树脂添加剂以及分析试剂 等。由硫脲与水合肼进行加热反应而得。 金属盐：硝酸镉( 9 9 ) ：氯化钠( 9 9 ) ，硫酸铝( 9 9 ) ，醋酸锌( 9 9 ) ，氯化 钡( 9 9 5 ) ，氯化钙( 9 6 ) ，硫酸锰( 9 8 ) ，硝酸钴( 9 9 ) ，醋酸铅( 9 9 ) ，和 硝酸铬( 9 9 ) 。这些金属盐没有经过任何处理直接用来试验。硝酸汞和硫酸铜为 优级纯试剂。c u ( i i ) 和h g ( i i ) 的储备液在使用之前用e d t a 标定。实验所用的缓 冲溶液为b r 缓冲液和p h 为7 2 的t r i s h c l 缓冲液。t r i s 试剂为三羟甲基氨基 甲烷( 9 9 5 ) ，分子式：( h o c h 2 ) 3 c n h 2 ，分子量：1 2 1 1 4 ，白色结晶体。另外 整个实验所用的水均为一次蒸馏水，其它化学药剂均为分析纯，使用时不再纯化。 4 2 2 实验仪器 p e r k i n e l m e rl s 5 5 荧光磷光光度仪( 节2 2 1 ) 。集热式磁力搅拌器，d f 1 0 1 s ( 郑州长城科工贸有限公司) ；电热真空干燥箱( 上海仪器有限公司) ；p h s 3 b 精密p h 计( 上海精密科学仪器有限公司) ；e 2 0 1 c 型玻璃电极( 上海精密科学 仪器有限公司) 。 4 2 3 溶液的配制 1 b r 缓冲液的配制。p h 在3 0 0 1 1 0 之间的b r i t t o n r o b i n s o n ( b r ) 缓冲 液是由一定量相同浓度( o 0 4t o o ll 。1 ) 的磷酸，乙酸和硼酸混合，然后用浓度为 o 2 0m o ll 以的n a o h 调节得到的。超出这个范围的p h 用h c l 和n a o h 调节。 2 p h = 7 2 的t r i s h c l 缓冲液的配制。将0 1 0m o ll 以的t r i s 溶液和0 1 0m o l l 。1 盐酸按一定体积混合在一起，再用二次蒸馏水稀释到t r i s 的浓度为0 0 5m o l l ，就得到了p h = 7 2 的t r i s h c i 缓冲液。 3 荧光物质( 葸醛缩氨基硫脲a n t h t ) 储备液的配制。称取6 9 8m ga n t h t 溶解于一定量的乙醇中，转移到2 5 0 m l 的容量瓶中，用乙醇标定到刻度，得到了 浓度为0 0 0 1 m o ll 。1 的a n t h t 的乙醇溶液。 4 c u ( i i ) ( 0 1m o ll 以) 储备液的配制。将2 5g 硫酸铜( c u s 0 4 5 h 2 0 ) 溶解在 1 0m l1 o 的硝酸中，加入1 0 0m l 容量瓶中，然后用蒸馏水标定到刻度，就得 4 3 新型荧光染料的合成及其在环境监测中的应用 到了0 1 0m o ll 。1 的c u ( i i ) 溶液。o 1 0m o ll 1 的h g ( i i ) 储备液的配制同c u ( i i ) 的 配制方法相似。 4 2 4 荧光载体的合成 c h o s + h 2 n n h c 。n h 2 卜麟 n 。一n h c n h 2 图4 1 荧光载体的合成 图4 2 蒽醛缩氨基硫脲的质谱图 本荧光载体的合成是一个简单的希夫碱反应，具体步骤如下：称 蒽醛，溶于2 0 0m l 乙醇中，加热溶解。加入8 8 3 8m g 氨基硫脲，加 催化，搅拌继续加热到回流，继续反应2h 。冷却，析出沉淀，过滤， 4 4 博士学位论文 水洗，再用乙醇重结晶后，在红外灯下干燥3 0h 即可得到所需要的产物。m s ： ( m + 1 ) + 2 8 0 ，具体合成路线如图4 1 所示，质谱图如图4 2 所示。 4 2 5 荧光测量方法 配制一系列的所要测量的溶液，分别加入比色皿中。荧光测量在带计算机数 据处理系统的p e k i n e l m e rl s 5 5 荧光磷光光度仪器上进行。 4 3 实验结果分析与讨论 4 3 1p h 值的影响 荧光染料在检测金属离子的时候，常常会受到质子存在的影响，因此研究p h 对其的影响相当重要。通过实验发现p h 对荧光载体a n t h t 存在着影响。 p h 图4 3a n t h t 的荧光强度随p h 的变化 实验步骤：取十三只2 5m l 的容量瓶，洗干净之后，备用。用o 2 0m o ll 以 的n a o h 溶液调整b r 缓冲溶液得到以下不同p h 的溶液：p h =