（分析化学专业论文）功能性基团修饰纸基质室温磷光技术在环境分析中的应用.pdf

首都师范太掌司士学位毕业。玲文 摘要 固体基质室温磷光法( s s r 1 p ) 是一种微量技术与痕量分析相结合的测试手段，其 核心问题是对固体基质的选择，滤纸是常用基质。本文着重研究了两种功能性基团修饰 滤纸的制各，考察了有机污染物在这些功能性基团修饰滤纸上的室温磷光行为，并与理 想的固相萃耿( s p e ) 样品处理技术联用，测定了环境水样中多环芳烃、氮杂环类等有 机污染物的含量，获得了较好的结果。本论文还进行了荧光分析研究，包括利用溶液荧 光方法对无机污染物镉进行了选择性测定；通过薄层扫描技术测定了中草药地骨皮样品 中西维园及其降解产物残留量。 第一章概述了固体基质室温磷光技术的发展、刚性化机理、重原子效应及其他影响 因素，详细叙述了固体基质的修饰和改性以及固相萃取固体基质室温磷光联用技术，综 述了固体基质室温磷光技术的应用。 第二章研究建立了以金属螯合滤纸为基质的室温磷光法对d 一萘乙酸的选择性测定 方法。考察了合成铅螯合滤纸的条件，研究了一萘乙酸在螯合滤纸上的固体基质室温 磷光性质，简化了室温磷光条件的选择，绝对检出限为0 2 5 n g 斑点。所建立的方法用 于水样和蔬菜样品的测定，加标圜收率达到9 3 以上，相对标准偏差 r s d ) 小于7 4 3 。 第三章研究建立了以硅烷修饰滤纸为基质的固相萃取一室温磷光技术测定7 ，8 一苯 并睦啉的分析方法。讨论了滤纸的硅烷化修饰条件，考察了7 ，8 一苯并喹啉在硅烷化滤 纸上的室温磷光行为。研究了硅烷化滤纸在固相萃耿中的应用，以及影响固相萃取的各 种因素。在优化实验条件下，硅烷化滤纸对7 ，8 一苯并喹啉的萃取倍数达到1 0 0 倍以_ j ：。 将此方法用于环境水样中7 ，8 一苯并喹啉的测定，回收率达到8 7 5 以上。 第四章建立了硅烷修饰滤纸基质固相萃取一室温磷光技术对咔哗的测定方法。详细 考察了咔哗在硅烷化滤纸上的室温磷光条件，研究了固相萃取中的饱和度和萃取效果， 通过固相萃取之后，咔唑的检测限能降低两个数量级，达至03 2 5 1 0 - 9 m o l l ，7 次测定 的相对标准偏差为2 9 。将所建立的方法应用于实际水洋的测定，回收率达到8 3 1 0 4 。 第五章研究建立了荧光光度法选择性测定水样中痕量镉的分析方法。详细讨论了镉 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 的荧光络合物形成的具体条件，考察了一些常见阴阳离子的干扰。所建立的方法用于环 境水样中痕量镉的测定，回收率达到1 1 7 1 2 】8 ，6 次测定的相对标准偏差小于4 0 4 。 第六章研究建立了薄层色谱一荧光检测法测定中药材中的西维因及其降解产物吼一 萘酚的残曰量的分析方法。在优化的薄层色谱条件下，西维因和c 【一萘酚的r f 值分别为 0 4 4 和0 7 2 ，可以较好的分离。所建立的方法用于地骨皮样品中的西维因和0 【一萘酚的 测定，加标回收率分别为8 3 3 和1 0 0 ，适于西维因及其降解产物的含量测定和质量控 制。 关键词 固体基质室温磷光金属螫合纸基质硅烷化滤纸固相萃取荧光光度法 薄层扫描 曹都蝇l 范大学硕士学位毕业论文 a b s t r a c t s o l i ds u b s t r a t er o o mt e m p e r a t u r ep h o s p h o r e s c e n c e ( s s r t p ) i sat e s t i n gm e a n st h a t c o m b i n i n gw i t hm i c r o - t e c h n o l o g ya n d t r a c ea n a l y s i s t h ec h o i c eo ft h es o l i ds u b s t r a t ei st h e k e ys t e p ，a n df i l t e rp a p e ri s i nc o m m o nu s e i nt h i sp a p e r , t h es y n t h e s i so ft w of u n c t i o n a l g r o u pm o d i f i e ds u b s t m t e s w e r es t u d i e d ，a n dt h er t p p r o p e r t i e so f s o m e o r g a n i cp o l l u t i o n so n t h i st w om o d i f i e dp a p e r s w e r ei n v e s t i g a t e d c o m b i n a t i o no f s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ( s e e ) a n d s s r t pi s d e v e l o p e df o rd e t e r m i n a t i o no fs o m ep o l ya r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h ) a n d n i t r o g e nh e t e r o c y c l e s ( n h c ) i n e n v i r o n m e n t a lw a t e r s a m p l e s i na d d i t i o n ，s e l e c t i v e d e t e r m i n a t i o no ft r a c ec a d m i u mi nw a t e rs a m p l e sb yf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y , a n dt h e s y n c h r o n o u s d e t e r m i n a t i o no fc a r b a r y la n di t s d e g r a d a t i o np r o d u c t r e s i d u ei nc h i n e s e t r a d i t i o n a lm e d i c i n eb yt h i n l a y e rc h r o m a t o g r a p h yw i t hf l u o r e s c e n c ed e t e c t i o nw e r ea l s o s t u d i e d i nc h a p t e r1 ，ab r i e fv i e ww a sg i v e ro ns s r t p , i n c l u d i n gd e v e l o p i n gh i s t o r y , r i g i d i t y m e c h a n i s m ，i m p a c tf a c t o r s ，s u c ha sh e a v ya t o me f f e c te t c ，a n da p p l i c a t i o n m o r e o v e r , t h e m o d i f i c a t i o no fs u b s t r a t ew a si n t r o d u c e di nd e t a i l s i nc h a p t e r2 am e t h o df o rs e l e c t i v ed e t e r m i n a t i o no f a n a p h t h e n e a c e t i ca c i db yh e a v y a t o mc h e l a t e df i l t e rp a p e rs u b s t r a t er t pw a s d e v e l o p e d s y n t h e t i c a lc o n d i t i o n so f p b c h e l a t e f i l t e r p a p e rw e r eo p t i m i z e d t h er t pp r o p e r t i e s o f0 【- n a aw e r es t u d i e di nd e t a i l s t h e c h o i c eo fr t p p a r a m e t e rw a ss i m p l i z e d t h ea b s o l u t el i m i to fd e t e c t i o n ( l o d 、w a so2 5 n g p e rs p o t ，a n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t e ( r s d lf o r7t i m e sd e t e r m i n a t i o nw a sa b o u t1 7 t h i sm e t h o dw a sa p p l i e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fa n a p h t h e n e a c e t i ca c i di nw a t e ra n d v e g e t a b l es a m p l e s ，w i t hr e c o v e r ya b o v e9 3 ，a n dr s d c 1 一：碱金属为c s r u k + n a + 。 谢剑炜等【32 】曾研究了十四种重原予盐对磷光体的r t p 影响，得出如下规律：z n ”、c 矿 等能增强含极性基团较多的化合物的磷光，称为第一类重原子微扰剂；a g + 、d b ”、t l + 等能增强含极性基团较少( 或不含极性基团) 化合物的磷光，称为第二类重原子微扰剂； 首都师范大掌硕士学位毕业论文 而卤素盐的重原子效应介于二者之间，称为第三类重原子盐。这种分类虽然只是粗略的， 但对重原子效应的认识确实十分有益的。 重原子的存在可以引起分子的磷光光谱位移。1 9 8 7 年s u t e r 等【3 3 1 用时洲分辨分析 法，研究了二苯并 f ，h 喹啉吸附在用f 1 a c 或n a a c 处理过的滤纸上的发光特征。研究 表明，特定组分的磷光分子与重原子微扰剂之间非均型的相互作用，可以导致磷光光谱 的差异。这可能由于( 1 ) 用重原予盐处理过的滤纸或其他基质表面存在不均匀的微环 境，同种物质的分子处在不同的微环境区，发光特征必定有所不同：( 2 ) 同种重原子与 同种分子的作用点的微观差别，导致电子跃迁的差异，尤其同一分子具有两个或更多独 立发光团，或同一发光团含有不同能同金属原子配位的杂原子时，没有配位作用，或发 光体与一个金属离子配位等都会出现光谱或寿命的差别。对以上作用的了解有助于避免 时间分辨磷光测量中对r t p 光谱可能的误解，更为重要的是，通过重原子诱导效应可更 准确地鉴定复杂混合物的成分。 如果作为重原子的金属离子与发光分子配位，外重原子效应有时能转变为内重原予 效应。如l u e y e nb o w e r 3 4 1 研究了a g + 对多环芳烃的r t p 增强作用。指出a g + 不仅作为外 重原子诱导r t p ，而且还能和多环芳烃的兀电子体系相互作用形成络合物，同时还和滤 纸上游离的羟基成键。这样靠船+ 充当分析物分子和支持物之间的铰链，使多环芳烃能 牢固地固定在滤纸上，a g + 和多环芳烃之间的相互作用还与吸附在滤纸的芘和菲等物质 的r t p 振动结构变模糊的现象相符 3 5 , 3 6 】。 重原子的选择性可用来进行混合物分析。a b b o t t 等3 7 】研究表明，7 r l 、p b ”对诱导多 环芳烃的r t p 很有效。而h g “、i 一则对大多数多环芳烃表现出猝灭作用，但是对氮杂环 的r t p 选择性地增强。他们利用h g ( i i ) 作为选择性猝灭剂( 对多环芳烃) 和重原子 微扰剂的双重作用，在多环芳烃存在下成功地测定了工业废水中的异喹啉。方法简单， 无须分离。测定结果与气相色谱标准方法相吻合。 重原子盐往往表现出较强的整体作用，这也被许多实验所证实。即重金属离子和阴 离子共同增强r t p ，但机理不同。重金属离子通过重原子效应而起作用，阴离子( 作为 媒介) 促使发光分子与基质形成氢键充分刚性化。所以醋酸盐( 平面型阴离子) 比硝酸 盐( 角型阴离子) 能更有效地增强磷光发射，另外盐本身还有基质填充作用。 重原子作用机理有交换机理和电荷转移机理。但往往重原子、基质与发光体三者之 问表现出较强的协同作用。a a r o n 等f 3 驯以t l + 或 - 作重原子研究了5 一氟代吲哚在离子交 6 首都师范大掌硕士掌位毕业论二 换纸上的发光特征时提出了图2 所示的“电荷转移一氢键”作用机理：发光体与基质以 氢键结合，而重原子与发光体形成电荷转移络台物。 l 图2 电荷转移一氢键作用机理 1 3 2 氧气和湿度的影响 氧气和水对磷光有显著的猝灭作用，因此在s s - - r t p 分析法中，除氧和水分是诱导 室温磷光的关键。湿度和氧气对s s r t p 的影响已经进行了较为深入的研究，常用来探 讨磷光体与基质之间的作用力大小。早期的研究表明1 3 ，以滤纸为基质时，湿气的猝灭 作用要大于空气中的氧气。当湿度较大时，氧气的猝灭作用增强，原因可能是水的存在 有利于氧气的传送，使得氧气分子能够直接与磷光分子相互作用。c i t t a 等【40 j 研究了湿 度、氧气和空气对质子化的苯并 f 喹啉、苯并 h 喹啉和o 【一萘磺酮的纸基质r t f 和r t p 信号的影响，得出了相同的结论，即湿度比氧气对r t p 的猝灭作用更强。c i t t a 等【4 l j 又研究了含p a a 粘合剂的硅胶基质上，苯并喹啉( b f q ) 的r t p 信号受湿度和氧气的 影响。研究结果表明，在以硅胶为基质( 含p a a ) ，湿度对r t p 的猝灭作用同样大于氧 气的作用。 相对来讲，在s s r t p 中，空气中的氧气和i 环境湿度对r t p 测量的影响远不如流体 r t p 那么大，通常采用在样品室中通入干燥氮气的方法可以消除湿气和氧气的影响。如 果在空气湿度比较小的情况下，不需要采取任何保护措施，或者仅在基质( 如滤制) 上 加盖一个石英玻片，r t p 信号仍然能够稳定l 5 m i n 甚至更长时间，有足够的时间进行 测量【42 1 。有些固体基质对湿气和氧气不太敏感，如聚乙烯醇，糖玻璃体等，可以直接进 行测量，不需要进行保护。用一些特定的盐浸泡处理滤纸，烘干后呈半透明状，如柠檬 酸钠f 43 1 ，同样受湿气和空气中氧气的猝灭作用较小，也不需要通入保护性干燥气体。 1fl，j p 首铷，师范大掌硕士掌位毕业论文 1 4 固体基质 固体基质，也称支持物( s u p p o r t e r ) ，即固定承载待测组分的材料。尽管固体基质 具有内在的隔离和移动性小的特点，并不是所有的固体材料都可以用作s s r t p 中的固 体綦质。理想的固体基质可以使待测组分( 磷光体) 充分刚性化，以消除各种猝灭及非 辐射失活过程，同时基质本身不引入发光背景。为了探求这种理想或比较理想的固体材 料，人们已经进行了大量的研究工作。 滤纸是使用最广泛、较为理想的基质材料之一。各种纤维素基的膜【4 4 】、硅胶板 4 5 , 4 6 】、 反相色谱基质材料1 4 7 5 0 1 、固体基体( 包括醋酸钠、聚合物盐 5 1 , 5 2 、环糊精一盐f 5 3 - 55 1 、蛋白 质、糖和融糖 5 6 , 5 7 等) 等在一定范围内也是较为理想的基质材料。 1 4 1 滤纸的背景校正 使用滤纸最大的缺点是在4 0 0 6 0 0 n m 之间有一宽带背景发射，最大波长在4 8 0 5 0 0 n m 之间。许多磷光体的最大发射波长也在此波长范围内，如不加以处理，将会影响 r t p 测定的灵敏度。 滤纸通常是由天然棉纤维制成。其背景的主要来源为( 1 ) 棉花在生长过程中，以 及滤纸制造过程中从外界吸附的物质；( 2 ) 棉纤维中含有的极少量的木质素或蛋白质； 以及( 3 ) 一些微量元素。但迄今仍无足够证据表明滤纸背景主要是由哪种因素造成的。 滤纸的背景发射与磷光分子一样，在特定条件下可以增强或减弱。如用n a a c 处理 的滤纸背景会提高，而用特定的重原子浸泡后的滤纸背景有所降低。强的背景发射信号 必然影响分析检出限。在没有更理想的材料可以选择时，降低或消除背景信号是提高磷 光分析特性的有效途径之一。降低滤纸背景通常采用的方法有物理法，如光照f 5 8 , 5 9 、力 热等：化学法，如浸泡提取、漂洗、色谱分离卧6 3 l 等：以及物理和化学相结合的方法。 从处理的效果来看，加热( 1 2 0 0 c 或2 5 0 。c ) 收效甚微。b a t c h 等用各种溶剂对滤纸 进行浸泡和洗涤，或用光照射滤纸，结果表明二氧六圜处理效果最好。这可能与二氧六 圜能溶解木质素和( 或) 半纤维素有关。采用【) t p a ( 二亚乙基三胺五乙酸) 浸泡处理 滤纸的效果也较好，由于d t p a 对金属离子的强螯合作用，说明可能存在有微量金属离 子的作用。 m c a i e e s e 等5 9 1 利用紫外光照射，使滤纸背景降低2 5 4 倍，而分析物的磷光信号不 8 首都蜗随大掌硕士学位毕业论文 受影响。经辐射后的滤纸有轻微变色，他们证明这不是由于光对滤纸本身的破坏，而可 能是由于引起背景物质发生了分解。他们较早的研究也表明随着激发光照射样品的时间 增长，磷光信号降低，可作佐证。滤纸经辐射后可使对氨基苯甲酸的检出限由1 2 9 p , g 降至0 5 p g 。麓川等5 1 以水、乙醇和丙酮作溶剂，用索氏提取器处理滤纸( 8 h ) 并( 或) 用3 6 5 o n t o 紫外光照射( 6 1 1 ) ，可使滤纸背景降低了6 0 左右。c a m p i g l i a 等”u 将滤纸用 索氏提取器提取8 h 后，再用紫外光照射，可使背景降低9 7 。处理后使西维因分析灵 敏度大大提高，检出限由处理前的4 6 r i g 降至0 5 r i g 。朱若华等【6 ”采用n a o h 、1 3 - c d 、 e d t a 、乙醇和丙酮浸泡或煮浸滤纸，都能不同程度降低背景。尤其用n a o h 溶液处理， 不仅能有效降低滤纸背景，而且能显著增强分析物磷光信号。这表明纤维素伴生物质一 木质素，是产生磷光背景的最可能的杂质之一。处理后信号增强，可能与氢氧化钠对纤 维素较强的润胀作用有关。 此外，在选择波长方面，长激发波长所引起的背景发射更低些1 6 “。有些化合物的激 发或发射波长可以避开背景范围，这也是降低背景干扰的可取方法。 1 4 2 滤纸修饰 基质的修饰是指用适当的物质处理滤纸，使其表面特征和基体环境得到改善，从而 更适合于磷光体刚性化，增强发光强度，提高分析灵敏度。同时，基体经过修饰也可使 背景有一定降低。常见的滤纸修饰的方法是用盐( 主要是n a a c ) 、糖( 蔗糖) 、表面活 性剂、环糊精等溶液浸泡滤纸，提供不同特征的表面环境，增强磷光体分子与固体基质 的相互作用，从而提高刚性化程度。 使用各种盐溶液或盐与重原子混合溶液浸泡滤纸是修饰滤纸的简单有效的方法。 n i d a y 6 7 】等在分析物溶液中加入0 5 m o l 1 ，的盐或蔗糖，极大地增长了2 一萘磺酸盐在滤 纸上的磷光寿命。对这种现象有三种解释。第一，基体央持分子使其刚性化，从而限制 了三线态无辐射衰减必要的振动运动f 3 _ 5 l 。第二，用盐和蔗糖等包裹起来的基体阻止了 发射磷光化合物的内分子运动【2 “。第三，发光分子被诱捕在基体内，防止了分子氧对磷 光的猝灭，或者说加入的修饰荆堵塞了基体通道和间隙，降低了氧的渗透性。 用n a a c 或k i 或二者混合溶液浸泡滤纸，可以使喋睫类化合物的磷光发生很大变化 6 8 1 。在n a a c 滤纸上，喋啶一6 一羧酸的磷光强度比在未经修饰的滤纸上高出7 0 多倍。将 处理后的滤纸干燥5 m i n ( 在1 0 0 0 c 烘箱中) 就足以观察到喋啶类化合物的r t p ，而且该 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 滤纸还有一定的耐湿性。文献【6 9 l 认为在n a a c 表面，对氨基苯甲酸和5 一羟基吲哚乙酸与 n a a c 形成氢键而被刚性化。因此有理由认为用n a a c 处理滤纸后，磷光强度的提高与 填充在滤纸基质中的c i f ：。c o o 和磷光体之间形成氢键有关。所以，用醋酸枯溶液浸泡滤 纸基体，可以减弱碰撞失活过程。在文献【6 剐中，k i 滤纸仅使4 一联苯羧酸磷光强度提高 一倍多，而喋啶一6 一羧酸磷光保持不变。用n a a e + k i 混合液处理滤纸，比单独用n a a c 或 k l 处理，两种组分的磷光强度都有较大提高。这也许与k i 的特殊作用有关。k i 除了以 后要捉及的重原子微扰作用外，还可能存在另外两种作用，其一是破坏试样基体的完整 性，干扰磷光体和支持物之问氢键网络的形成，增加碰撞失活过程的几率，从而降低了 磷光强度：其二是k i 作为盐，干燥后析出的晶体填充基质( 滤纸) 的空隙或通道，阻 碍磷光体的迁移或扩散过程，并防止氧分子渗入到基体中减少猝灭过程，这种情况下， 磷光强度往往增强。但往往很难准确讲究竞以那种过程为主。 其他盐如柠檬酸钠等有时也可阻止湿气及氧( 气) 对试样r t p 的猝灭作用【”1 。双少 敏等【7o 】在用酸处理过的滤纸上，研究卤素对氟哌酸的重原子效应时，发现了异常规律， 即重原子效应为i ( b r 一( c 1 ，而不是相反。钠盐对r t p 的增强作用大于钾盐，这可 能也与氢键网络遭到破坏有关。随原子序数增大，卤素离子半径增大，离子体积也相应 增加，从而限制了磷光体和基体之间的接近度，削弱了氢键的作用。 用表面活性剂修饰滤纸也是很有效的。曾有报道指出，在基质上喷洒表面活性剂可 以增强稠环芳烃以及经5 一二甲基萘磺酰化的氨基酸的荧光强度。d el i m a 7 2 1 将这种方 法应用于s s r t p 中，采用含重原子的表面活性剂十二烷基硫酸银( a g d s ) 和十二烷基 硫酸铊( t i d s ) 等修饰滤纸，增强了西维因的r t p 。单独使用十二烷基硫酸钠( n a d s ) ( 0 0 0 5 m o l l ) 使磷光强度提高1 6 倍，单独使用a g d s ( 0 0 0 5 m o l l ) 提高6 倍，说明 a g d s 具有双重作用。同一研究小组 7 3 , 7 4 j 进一步用阳离子型、阴离子型和非离子型表面 活性剂修饰滤纸，发现表面活性剂均可不同程度地提高r t p 强度，降低了检出限。如用 2 n a d s 处理滤纸可以使m ，m 联二甲苯( m ，m 一b i t o l u e n e ) 的r t p 强度提高6 1 倍，检 出限由1 2 n g 降至3 o n g ；使咔唑的r t p 信号提高9 0 倍，检出限由8 2 n g 降至1 o n g 。 a a r o n 等p5 j 用s d s + t 1 n o 。s d s + t 1 a c 修饰滤纸研究了修饰前后对生物嘌呤类化合物的r t p 的影响，提出了表面活性增强因子的概念。 p e r r y 等1 76 j 用t l d s 溶液浸泡滤纸，成功地用于几种多环芳烃的测定。所处理的基 质可以存放较长时间而不影响使用。d e r i b a m a r 等f 7 7 l 经过水提取、紫外光辐射得到低背 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 景纸基质。当在这种基质上存在s d s 时，t i n o 。对吲哚一3 一丙酸、d l 一吲哚一3 一乳酸年n , j i 哚 一3 一羟基乙酸的重原子作用效率可显著提高，而k i 的重原子效率有所降低。但表面活性 剂对三种化合物的激发和发射波长没有影响。r o d r i g u e z 等1 7 8 】考察了表面活性剂s d s 对 氯代氧芴类化合物s s r t p 特性的影响，在表面活性剂存在下，化合物磷光寿命有所增 加，说明固体表面基体得到一定改善。 表面活性剂修饰基质对r t p 分析的增敏作用可能是因为其极性端与纤维羟基强烈 相互作用，在滤纸表面形成胶束，即纤维胶束相，使重原子和磷光物质有效浓度增加。 其结果方面使发光分子刚性化，另一方面使重原子与发光分子更加接近，强化微扰作 用，增强磷光信号，提高分析灵敏度。还应注意到，虽然表面活性剂在大多数情况下可 以改善基质表面特性，提高分析信号，但并非在所有情况下都是有效的，有时还起反作 用。这与所选择的重原子盐及磷光物质具有- - y , i z 关系。所以，有时得出的结论并不一定 具有广泛的意义，而仅限于所研究的体系。 环糊精( c d ) 是由多个葡萄糖单元以椅式构象通过糖苷键连接而成的内空去顶圆锥 体结构，和表面活性剂胶束相似也是具有疏水性内腔和亲水性的外壳，其疏水性的内腔 含有高能水，是一个更具有高度组织化的有序介质，可通过疏水亲脂作用、空间匹配效 应、氢键、范德华力以及释放高能水和大分子环德张力能等包络发光分子，改善发光物 质德微环境，提高发光物质德发光量子产率和强度。常见的为仳、p 、y 三种，分别含5 、 6 、7 个葡萄糖环单元。蒽的磷光通常很弱，室温下很难观测其发射。v o d i n h 等【7 9 】用 p c d 饱和溶液浸泡滤纸，在这种基质上，蒽产生较强的磷光信号。用v c d 提高不大， 用o t c d 没有提高，蒽的三线态非辐射速率较大，而在空间适宜的d c d 空腔中，三线态 得到有效保护，增加了辐射速率。1 9 8 8 年v o d i n h 等e g o 发现用c d 修饰滤纸基质可使多 环芳烃的r t p 有选择性地提高。这主要是多环芳烃分子大小与c d 空腔大小相匹配的结 果。a l a k 等【8 】也有类似的工作报道。可见，用c d 处理滤纸，手续简单，有较好的选择 性，同时灵敏度有所提高。 k a r n e s 等【8 2 】用二亚乙基三胺五乙酸( d t p a ) 浸泡滤纸( s & $ 9 0 3 ) 研究了对尿液中 p a b a 的r t p 测定。这种基质的主要优点在于在较宽的p h 值( 2 1 1 5 ) 范围内可以保 持磷光强度基本不变。这一点是很重要的，因为尿样必须经过强酸或强碱水解才能将 p a b a 代谢物转变为p a b a 。另外，在碘离子存在下，背景信号也不高，可以满足分析要 求。 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 1 4 3 滤纸改性 滤纸的主要成分为纤维素一多聚葡萄糖。葡萄糖环上的羟基可以被其他基团取代， 从而制成不同性能的滤纸以满足分析要求。己经有许多商品化改性滤纸问世。常见的有 离子交换滤纸，如w h a t m a nd e 一8 1 性阴离子交换滤纸较为广泛地用作s s r t p 的固体基 质，这种滤纸纤维上的羟基被二乙胺基乙烷取代，其中氮原子上带有正电荷，可以吸附 溶液中的阴离子。w h a t m a np 一8 1 滤纸是阳离子交换滤纸。以上两种都是离子型滤纸。 疏水性滤纸主要有w h a t m a nl p s 滤纸1 8 ，主要是用硅酮和一定量的锡络合物对滤纸进行 热处理，滤纸的表面涂层具有很好的稳定性和疏水性。 s u 等【8 4 】最早使用了w h a t m a nd e 一81 滤纸作为固体基质。研究表明，该基质背景低于 普通滤纸，可以获得较低的检出限。a a r o n 等【3 8 1 考察了1 2 种吲哚类杂环化合物在不同 的离子交换滤纸上的r t p 特征，阴离子型w h a t m a nd e 一8 1 在i + 的存在下给出最强的信号。 用d t p a ( 阳离子交换基团) 或羧甲基纤维酯( c m _ ) 处理过的s & $ 9 0 3 滤纸逊于d e 一8 1 。在 离子交换纸上重原子对吲哚类的选择性诱导效应为i - t 1 + 。a s a f u a d j a y e 8 5 1 及s u 等 利用阴离子交换纸( d e 一8 1 ) 和阳离子交换纸( p - 8 1 ) 的选择性，结合重原子效应，完 成了混合组分的选择性测定。如用p b ”作重原子，以p 一8 1 作基质，只有阴离子待测组 分a 一萘乙酸具有强的磷光，可获得低的检出限( 1 5 n g ) 。而其他五种农药如西维因 ( c a r b a r y l ) 、o 【一萘酚等却无信号。当用i 一作重原子，以d e 一8 l 作基质时，六种农药都 具有较强的r t p 。尽管西维因、d 一萘酚及c 【一萘乙酸具有相同的发光母体，但它们的功能 基团带有不同的电性，对不同的基质有强的选择性。w i l l i a m 等 8 7 j 用极性化合物p a b a 和非极性化合物晕苯( c o r r o n e n e ) 为模型，比较了几种基质的特性。“一聚酰胺( s & s a 1 7 0 0 ， s & s f - 1 7 0 0 ) 、d e 一8 1 及滤纸均能诱导强的r t p ，但晶状纤维素不能诱导r t p 。对于两种 模型物，以聚酰胺和阴离子交换纸作为基质，具有相似的检出限和线性动力学范围。 a n d i n o 等【8 目考察了8 种吲哚羧酸在不同的p h 条件下和不同离子交换纸上的r t p 行 为。他们发现( 1 ) r t p 的激发波长和发射波长随p h 变化基本不变；( 2 ) 中性溶液中吸 附在d e 一8 1 纸上的化合物分析信号最强，而在碱性溶液中( p h 1 3 ) 化合物在用d t p a 处理过的滤纸上比在中性或酸性( p h l _ 6 ) 中信号更强。对吲哚羧酸的r t p 分析线性 范围达2 3 个数量级，检出限0 1 0 5 n g 。a n d i n o 等【8 9 】以d e 一8 1 ，p 一8 l 和w h a t m a nn o 1 滤纸为基质，考察了咖啡因和茶碱的l t p 、r t p 及荧光强度受基质种类和p h 值的影响。 在碱性条件下，以w h a t m a nn o 1 滤纸、d e 一8 1 纸为基质，咖啡因的发光强度比茶碱高4 首都师范大掌硕士掌位毕业诧文 6 倍，在其他条件下选择性不好，发光强度相当。 螯合滤纸，能够方便地富集各种水样中痕量地过渡金属离子，被广泛应用于环境水 样中痕量金属离子的测定。基于这一思想，我们f 9 0 1 将常用的重原子铅键合到滤纸上，制 备了铅螯合滤纸，以此为固体基质进行r t p 测定，避免了重原子的选择及烘干等一系列 步骤，建立了一种方便快速地检测环境水样及蔬菜样品中a 一萘乙酸含量的方法，绝对 检出限达到0 2 5 n g 斑点。 疏水性滤纸由于对水的亲和性较差，因此当样品和重原子的水溶液滴加到滤纸上 后，会形成面积很小的液滴，水蒸发后，样品和重原子集中在一个微小的斑点上，由于 局部浓度增加，r t p 灵敏度与普通滤纸相比也增加了【9 1 l 。当然灵敏度的增加也可能与锡 络合物的重原子作用有关。r a m a s a m y 等【9 2 】利用w h a t m a n1 p s 滤纸研制了一个氧传感器 先将含氘代菲l l a g 的乙醇：水= 9 0 ：1 0 的溶液滴加到滤纸表面上，在1 1 0 。c 下烘干3 0 m i n 将烘干后的滤纸安黄在特制的样品架上，连续通入含有不同浓度氧气的气体，氘代菲 的磷光的猝灭程度与氧气的含量成正比。氧气的浓度在0 o 一1 1 0 ，捡出限可以达到 0 0 9 。 1 4 4 纸基质在固相萃取室温磷光联用技术中的应用 虽然多数s s r t p 体系的绝对检出限可以达到n g 级，但是相应的浓度检出限较差， 常常为1 0 - 71 0 - 8 m o l l ，这样的浓度检出限不能适用于样品中分析物的直接测定，必须 以理想的样品前处理技术为前提，而且经典的室温磷光技术不能处理大体积的样品，因 为在产生磷光发射的固体基质上，大体积的样品会迁移到固体基质的边缘而造成分析物 的损失，所以经典的室温磷光技术很难达到p p l ：- 级的水平。而固相萃取技术的前处理就 可以预富集大体积的样品，从而对含量特别低的分析物都可以进行定量测定，进一步提 高了室温磷光技术的灵敏度。 固相萃取( s p e ) 技术是近几年来迅速发展起来的一种快速净化或富集样品的方法。 将具有选择性的材料，如c 8 、c 1 8 、氧化铝等h p l c 填料，填充在小型柱子内，或压制 成片，制成一次性针头式s p e 柱，不仅选择性高，而且便于携带，使用非常方便，特别 适用于环境有机污染物的分离和富集。 固相萃取与室温磷光联用技术( s p e r t p ) 不需要分析物的洗脱，富集待测化合物 后可以直接进入检测室进行检测，解决了s p e 与其他技术联用时需要选择合适的沈脱剂 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 这个难题，减少了样品的损失，节省了分析时间并提高了回收率，此外还较为经济。 s p e r t p 技术的核心是寻找一种材料，这种材料既能作为固相萃取膜富集待测的目标化 合物，又能作为固体基质进行室温磷光检测。由于用作室温磷光固体基质的材料不是很 多，再从这些固体基质中选取能富集目标分析物的固相萃取膜就显得更加困难。因此目 前这样的材料应用的还比较少，主要有w h a t m a ni p s 滤纸和填充有c 。或c 。的s p e 盘( 或 膜) 。 1 9 9 8 年，c h e n 和h u r t u b i s e 等m 】首先建立了s p e - - s s r t p 分析法。以w h a t m a n1 p s 滤纸( 硅酮油处理的非极性滤纸) 作为s p e 膜，将滤纸放在含有p a h s 的水中，搅拌一 段时间，将滤纸取出、干燥，测量r t p 和r t f 强度。他们用这种方法同时测定了菲、苯 并芘、苯并喹啉等化合物。采用r t p 测量时，得到的苯并喹啉和菲的检出限分别为 0 9 n g l 和0 i n g l 。苯并芘可以用荧光法检出，检出限为0 0 2 n g l 。 在s p e 中，分析物在固相上的吸附量主要取决于以下三个因素：分配常数、固相体 积和富集时间。在萃取相上吸附的分析物的物质的量( n 。) 可以从下式计算： ，2 。= k v , c 。 _ 分配常数，v ；圃相体积，c 。一分析物在水溶液中的平衡浓度 但是，c h e n 的实验方法过于简单，影响实验结果的因素很多，如搅拌时间、速度等。 特别是溶液中的分析物很容易吸附在容器的壁上，搅拌子( 材料为t e f l o n ) 上，极性 越强的化合物，由于吸附所造成的损失较小，而极性较弱的化合物，如三个和四个苯环 的p a h s ，由于吸附等造成的损失较大 9 4 】。 h a g e s t u e n 等【9 副以c 8 和c 1 8s p e 膜片( d i s k ) 进行水样处理，采用s p e - - s s r t p 法 测定了水样中1 6 种p a h s ，这1 6 种p a h s 均为e p a 公布的优先污染物。他们采用了普 通的固相萃取方法：先用甲醇活化膜片( 有效直径3 8 m m ) ，然后用虹吸的方法使1 l 水 样流过s p e 膜片，流速大约为0 0 3 c m s 。萃取后，将膜片取下，切成6 片，以便能够 装到样品架上。在膜片一h d a 上重原子溶液，1 1 0 。c 下干燥1 5 m i n ，测量r t p 前，保存在 干燥器中，检出限可以达到p g l 。 h a g e s t u e n 等96 】将上述方法进行了改进。采用可换膜注射式滤器进行s p e ，利用这 种装置，对不同浓度( 数量级为1 0 ，l o ，1 0 。m o l l ) 的菲、屈和苯并芘的萃取率在 9 5 o 一1 0 0 1 之间。与常规的r t p 方法相比，检出限至少降低了1 0 0 倍。如菲，用s p e - - r t p 法和s s r t p 法的检出限分别为0 2 和2 0n g m l ：苯并 a 芘分别为0 1 和8 0n g m l 。 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 在我们的实验中，将注射器改为美国s u p l e c o 固相萃取仪，自备滤膜真空泵。将修 饰滤纸固定在可拆卸的过滤支架上，通过真空压让溶液通过s p e 膜。这样目标分析物就 可以选择性的保留在修饰滤纸上。滴加重原子，在烘箱中烘干，然后进行r t p 检测。 理想的固相萃耿( s p e ) 样品处理技术与高灵敏度