铜离子测定方法及检测论文(2)

实际上仪器因子Z与波长是有关的，这就使得激发谱与吸收谱并不完全相似。 （三） 荧光分析法

1. 荧光分析法定量分析及其原理

荧光分析法的定量测定方法较多，可分为直接测定法和间接测定法两类。 直接测定法:

利用荧光分析法对被分析物质进行浓度测定，最简单的便是直接测定法。某些物质只要本身能发荧光，只须将含这类物质的样品作适当的前处理或分离除去干扰物质，即可通过测量它的荧光强度来测定其浓度。具体方法有两种。

直接比较法:配制标准溶液的荧光强度Fx，己知标准溶液的浓度CS，便可求得样品中待测荧光物质的含量。

如果空白溶液的荧光强度调不到零，则必须从Fs和Fx值中扣除空白溶液的荧光强度FO，然后进行计算。

标准曲线法:将已知含量的标准品经过和样品同样处理后，配成一系列标准溶液，测定其荧光强度，以荧光强度对荧光物质含量绘制标准曲线。再测定样品溶液的荧光强度，由标准曲线便可求出样品中待测荧光物质的含量。 间接测定法:

有许多物质，它们本身不能发荧光，或者荧光量子产率很低，仅能显现非常微弱的荧光，无法直接测定，这时可采用间接测定方法。 间接测定方法有以下几种:

化学转化法:通过化学反应将非荧光物质变为适合于测定的荧光物质。例如金属与鳌合剂反应生成具有荧光的螯合物。有机化合物可通过光化学反应、降解、氧化还原、偶联、缩合或酶促反应，使它们转化为荧光物质。

荧光碎灭法:这种方法是利用本身不发荧光的被分析物质能使某种荧光化合物的荧

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光碎灭的性质，通过测量荧光化合物荧光强度的下降，间接地测定该物质的浓度。

敏化发光法:对于很低浓度的分析物质，如果采用一般的荧光测定方法，其荧光信号太弱而无法检测，可使用一种物质(敏化剂)以吸收激发光，然后将激发光能传递给发荧光的分析物质，从而提高被分析物质测定的灵敏度。

在实验室，一般采用工作曲线法进行校正。既用处理过的已知量的物质，和式样溶液配成标准溶液，测定其荧光强度，再以标准溶液浓度为横坐标，以荧光强度为纵坐标绘制工作曲线。然后由所测得的试样溶液的荧光强度对照工作曲线以求出试样溶液中分析物质的浓度。

（四） 荧光分析的优点

荧光分析法凭借其高灵敏度，得以迅速发展。众所周知在微量物质的各种分析方法中，比色法和分光光度法应用最为广泛。而荧光分析法的灵敏度一般要比这两种方法高2~3个数量级，它的灵敏度常可达亿分之几。这是因为在荧光分析中，是由所测得的荧光强度来测定荧光物质的含量，而荧光强度的测量值不仅和被测溶液中荧光物质的本性及其浓度有关，而且与激发光的波长和强度以及荧光分析检测器的灵敏度有关。因此加大激发光的强度，可以增大荧光强度，从而提高分析的灵敏度。

荧光分析还有一个优点，就是高选择性。在对金属离子的测定中，荧光分析得到了广泛的应用，主要源于这种分析方法对金属离子有很高的选择性。与此同时，荧光分析法还具有动态线性范围宽，方法简便，重现性好，取样量少，仪器设备不复杂等优点。

然而，不能对本身不发荧光的物质进行直接检测，这在某种程度上妨碍了荧光分析应用范围的扩展。因此，还要更深入的研究化合物结构的关系与荧光的产生，才能合成更多的灵敏度高选择性好的新荧光试剂，使荧光分析的能够更好的能到应用。 （五） 荧光定量分析的各种条件

在荧光定量分析中，为了确定荧光分析的最佳工作条件，应考察以下的因素的影响及其消除方法同时还必须准确测定待测组分的激发和发射光谱。

荧光物质的荧光光谱和荧光强度在不同的溶剂中会有很大的区别。这种影响分为一般溶剂效应和特殊溶剂效应。因此，在实验中，一定要选择合适的溶剂，并且该溶剂要

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有足够的纯度。

同时还要必须考虑到的是温度的影响。通常，随着温度的降低，荧光物质溶液的荧光量子产率和荧光强度增大，事实上温度对荧光强度的影响是通过分子的内部能量转化作用。因此实验中，一般将温度控制在20~25℃范围内。但反应速度较慢的情况下，可能要加热才能使反应完全。

溶液的pH值改变将对荧光强度产生很大的影响。大多数含有酸性或碱性基团的芳族化合物的荧光光谱，对于溶剂的pH氢键能力是非常敏感的。溶液的pH改变将会影响到基态分子或激发态分子的酸碱性质。对于金属离子与有机试剂形成的荧光络合物，溶液的pH值改变还会影响到络合物组成的改变。不管哪种改变，最终都会导致到荧光光谱与荧光强度的改变。

（六） 分子结构与荧光的关系 1. 分子共扼体系大小对荧光的影响

在有机荧光试剂中，有机分子中具有发射荧光的基团称为荧光团[5]。荧光团必须含有共扼大∏键，当共轭∏键达到一定程度才会发射出荧光，如苯、葱、蔡、菲、对苯二醒等基团。芳香类碳氢化合物与直链的烯烃化合物相比，激发能向振动能的转换更难，因而荧光强度更大。而对于具有强荧光的有机化合物和荧光试剂，仅有大的共扼体系还是不够的，分子的共辘体系必须具备共平面性并且还要有一定程度的刚性。例如蔡和维生素A都有五个共轭∏键，前者为平面结构，后者是非刚性结构，而蔡的荧光强度为维生素A的五倍。 2. 取代基对荧光的影响

取代基效应是有机结构理论的重要组成部分，取代基的性质对荧光体的荧光特性和强度均有强烈的影响。芳烃和杂环化合物的荧光光谱和荧光产率常随取代基而变，取代基对荧光体的荧光强度、激发光谱、发射光谱和荧光效率的影响规律和机理，是人们甚为关注的领域，但到目前为止，我们对激发态分子的性质依旧了解不多，其影响规律大多数是通过实验总结出来的。 （七） 荧光分子探针

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1. 概述

荧光分子探针，是指在一定体系内，当被分析物或被分析体系的物理、化学性质发生变化时，该荧光分子的荧光信号能发生相应改变，从而通过荧光信号反映出被分析物或被分析体系的浓度、性质等信息[6]。

金属离子荧光分子探针，则是指能和体系中存在的某种特定金属离子发生作用，并且通过荧光信号的变化反应出该种金属离子的浓度信息的荧光分子探针[7]。按照金属离子荧光分子探针和相应金属离子之间发生的相互作用，可将其分为（1）金属离子诱导反应和（2）金属离子与探针分子发生络合等超分子作用两大类。而后者又可以根据金属离子与探针分子作用前后荧光信号发生变化的机制不同，分为荧光团的（1）光致电子转移，（2）光致电荷转移，（3）荧光共振能量转移和（4）激基聚合物四类。各种荧光分子探针自身的结构和组成也有不同，据此大致可分为（1）有机小分子探针，（2）生物大分子探针和（3）纳米材料探针三类。

二、 铜离子探针对铜离子含量的测定

（一） 引论

铜离子(Cu2+)在浓度较高时，是一种有害的环境污染物，会对动植物造成毒害，当人体摄入大量的铜离子之后，极易对身体内的脏器造成负担，特别是肝和胆，当这两种器官出现问题后，维持人体内的新陈代谢就会出现紊乱，导致肝硬化、肝腹水甚至更为严重。相反，铜离子在浓度适宜时，则是维持生命体正常生理功能的必须元素之一，如铜离子对人体大脑、心脏、造血、抵御癌症、抗衰老等方面都具有重要的作用。缺乏铜离子将会导致脑细胞中的色素氧化酶减少、活力下降，从而使记忆衰退、思维紊乱；铜离子参与形成的氧化酶也是构成心脏血管的基质胶原和弹性蛋白形成过程中必不可少的物质；人体造血也离不开需要铜离子合成的血浆铜蓝蛋白；另外，铜离子对癌细胞也有一定的抑制作用，一些含铜的金属硫蛋白、超氧化物歧化酶等具有较强的清扫此种代谢废物的功能，能够延缓衰老。因此，准确分析测定样品中铜离子的含量对于监控环境质量、居民饮用水及食品安全、营养健康状态等非常重要。我国的饮用水安全标准要求饮用水中铜离子的含量必须不高于1ppm。

目前常见的用于铜离子分析检测的仪器和方法主要包括离子色谱法、分光光度法、荧光光谱法和原子吸收/发射光谱法、电化学方法等。其中分子光谱法（分光光度法、

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荧光光谱法）由于其所需仪器设备简单、分析迅速、产生的荧光信号用肉眼观测可非常方便实现半定量分析等特点，近年来越来越受到科学家们的广泛关注。尽管目前有不少用于铜离子分析检测的荧光分子探针已见报道，但是由于铜离子的顺磁性，这些荧光分子探针大多是对铜离子产生荧光淬灭的响应。考虑到灵敏度的因素，对铜离子产生荧光增强或变色响应的荧光分子探针的灵敏度更高，设计合成这一类的荧光分子探针将是更加具有应用前景和挑战性的工作。另外，部分已见报道的荧光分子探针对铜离子的选择性不足，会受到铁、汞、钴、镍等离子的干扰，仍有待通过探针分子的设计提高铜离子选择性。

（二） 实验部分

1.试剂 去离子水经过二次蒸馏后使用，已合成好的铜离子探针、乙腈、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸镁、氯化锰、硝酸铁、氯化亚铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铅、硝酸镉、硝酸银、硝酸铜、硝酸锌、高氯酸汞、氢氧化钠、碳酸氢钠、醋酸钠、盐酸、醋酸均购自北京化学试剂公司，为分析纯。

HEPES缓冲溶液（20 mM）的配制：在500 mL烧杯中加入2.383 Hepes和200 mL去离子水，搅拌溶解后，在pH计监控下，缓慢加入300mL乙腈。

2.仪器 紫外-可见吸收光谱测定：紫外-可见吸收光谱使用UV-2800H型分光光度仪测定，样品置于1 cm光程的石英比色皿中。

荧光光谱测定：荧光激发、发射光谱均使用FP-7000荧光光谱仪测定，样品置于1 cm光程的石英比色皿中。

pH值测定：溶液pH值的测定使用Model pHS-3CpH计测定。

3.溶液的配制 准确称量探针A到25ml容量瓶中，加入乙腈至刻度，配成25ml，1mm／L探针标液。

4.测定铜离子含量的操作方法 4.1确定测试波长

a.紫外可见测试，进行光谱扫描，找出最大吸收波长，固定波长进行后续测定。从

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