铜离子测定方法及检测论文

学生毕业论文

论文题目：铜离子测定方法及检测

起止时间：2012年3月1日-2012年5月30日

2012年5月30日

目 录

论 文 摘 要............................................................3 一、绪论...................................................................4 （一）金属离子的识别意义和方法简介.........................................4 （二）荧光光谱.............................................................4 (三)荧光分析法...........................................................6 （四）荧光分析的优点.......................................................7 （五）荧光定量分析的各种条件...............................................7 （六）分子结构与荧光的关系.................................................8 (七)荧光分子探针..........................................................9 二、铜离子探针对铜离子含量的测定...........................................9 （一）引论.................................................................9 （二）实验部分............................................................10 （三）实验结果与讨论......................................................16 （四）小结................................................................18 三、结束语...............................................................19 参考文献.................................................................20 致谢.....................................................................21

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论 文 摘 要

铜离子是化学、生命科学、环境科学和医学等许多科学领域研究的重要对象，对溶液中铜离子的识别和检测是分析化学的主要任务之一。荧光分子探针检测法不仅简便，而且在高灵敏度、选择性、时间分辨、实时原位检测方面均有突出优点。因此在传统的受体分子上按照荧光分子传感器设计原理连接荧光团构造的超分子荧光传感器用于识别铜离子的研究受到越来越广泛的关注。

本论文主要工作是对已合成的荧光探针化合物利用紫外可见分光光度计和荧光分光光度计进行检测。本研究进行了多个不同探针对不同金属离子的检测，其中有一个比较成功，是对铜离子有高选择性的探针A对水中铜离子的检测，在对检测液进行3D扫描后得出探针A的检测波长，即探针A检测铜离子的激发波长EX=550nm，发射波长EM=590nm。在对不同浓度的铜离子的荧光扫描中得出探针检测铜离子的标准曲线，其线性方程为y=1.761x+12.4。从标准曲线 中得出该探针A的检测限为6.345μM／L。该探针检测限低，具有良好的选择性，无其他金属干扰。是一种方便快捷的检测方法。

关键词:荧光探针 Cu2+检测

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铜离子测定方法及检测

一、 绪论

（一） 铜离子识别的意义和方法简介

自然界中广泛存在着铜元素。它们在不同浓度下往往会显示出差异性的正面作用或负面作用，当铜离子浓度低于1μM时，在许多生命过程（生物催化反应酶的辅酶、生物运输过程、生物合成等）中都是不可或缺的，然而，当在生物体中存在浓度过高时，则会产生对一些必须酶的抑制作用、生物氧化/还原过程异常、神经毒性等有害作用。

目前常用的铜离子分析检测方法主要分为直接法和间接法两大类。直接法是一类直接利用铜离子自身物理、化学性质对其进行分析检测的方法，包括原子吸收/发射光谱法和离子选择性电极法；间接法是一类利用铜离子和指示剂（也可称为化学分子探针）之间的特异性化学反应或超分子作用产生的信号变化对铜离子进行分析检测的方法，包括传统的铜离子指示剂和近年来研究较热的铜离子荧光分子探针。 （二） 荧光光谱 1.荧光的产生

荧光是一种光致发光现象[1]。室温下，大多数分子处于在基态的最低振动能层。处于基态的分子吸收能量(电能、热能、化学能或光能等)后被激发，跃迁到激发态，激发态不稳定，分子将很快衰变到基态。若返回到基态时伴随着光子的辐射，这种现象称为“发光”。

2．荧光光谱的基本概念

根据量子理论，微观体系(原子、分子等)的内部运动一般是不连续的，有一系列分立的能级。体系由一能级向其他能级的过渡称为跃迁[2]。体系由高向低能级的跃迁伴随

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着能量的释放;由低能级向高能级跃迁伴随着能量的吸能量的释放和吸收可以以辐射的方式进行(放出或吸收光子)，成为辐射跃迁也可以以无辐射的方式进行，如离子相互碰撞而产生的能量就是无辐射跃迁子。全部能级间可能的辐射跃迁对应于一系列辐射频率，成为该物质的光谱。光光谱包括激发谱和发射谱两种。激发谱是荧光物质在不同波长的激发光作用测得的某一波长处的荧光强度的变化情况，也就是不同波长的激发光的相对效发射谱则是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况，就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。同辐射发射和吸收相关联的除了原和分子外，还有他们的聚集结构—如晶格、半导体中的电子空穴对等等。 3．荧光光谱的主要参量 激发谱和发射谱

荧光光谱包括激发谱和发射谱两种[3]。激发谱是荧光团在不同波长的激发光作用下测得的某一波长处(通常是其荧光光谱峰位的波长)的荧光强度的变化情况，也就是不同波长的激发光的相对效率。

发射光谱则是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况，也就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。荧光发射光谱显示了若干普遍的特性。 荧光寿命

当某种物质被一束激光激发后，该物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态上，再以辐射跃迁的形式发出荧光回到基态.当激发停止后，分子的荧光强度降到激发时最大强度的l/e所需的时间称为荧光寿命[4]，通常用丫表示。通过测量寿命可以得到有关分子结构和动力学等方面的许多信息。 荧光强度

荧光强度F取决于激发态的初始分布IA与荧光量子产率Φ的乘积[5]。这里的F指的是向各个方向上发射的荧光强度的总和，实际上，光谱仪收集的只是其中的一小部分，因此仪器测到的荧光强度为F=IAΦFZ，这里Z是仪器因子。

很显然荧光强度与样品在波长λA处的消光系数有关，而消光系数与激发波长是密切相关的，消光系数随波长的变化称为即吸收谱，因此荧光强度也随激发波长的变化而变化。

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