水中铬离子的快速检测方法研究

关键词：

一、实验部分

1. 仪器和试剂

F-4500型荧光分光光度计 (日本日立) ;DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器;Lambda 35紫外-可见分光光度计;pHS-3C精密pH计;ZF7三用紫外分析仪 (巩义予华仪器有限公司) ;SZ-93自动双重蒸馏器。

二氧化碲 (TeO2) , 硼氢化钠 (NaBH4) , 氯化镉 (CdCl2·2.5H2O) , 巯基乙酸 (TGA) , Cr3+标准溶液 (1.0×10-3mol/L) , 其它浓度的Cr3+溶液均由该浓度稀释而得;其它试剂均为分析纯;实验用水均为二次蒸馏水。

2. 量子点的制备

实验中参照文献合成了CdTe量子点, 其中Cd2+:TeO2:TGA=1:10:2.4, 合成的量子点的发射峰位置为553nm处。量子点的具体合成步骤如下:磁力搅拌状态下, 在250mL圆底烧瓶中加入0.2284g的CdCl2·2.5H2O、167μL的巯基乙酸。用0.1 mol/L的氢氧化钠溶液调节体系的pH=11, 然后再加入0.4mmol的NaBH4, 将体系的pH再次调节到11, 最后加入0.05mmol的TeO2, 整个过程保持系统的体积为100mL。在搅拌状态下, 将体系放置于100℃沸水浴中回流, 反应1.5小时, 即可得到TGA修饰的CdTe量子点。制备得到的量子点的浓度为5×10-4mol/L (根据Te的浓度计算) 。

3. 铬离子的检测

取1mL TGA修饰的CdTe量子点溶液置于10mL比色管中, 然后加入1mL的Cr3+溶液, 最后加入pH=7.4的PBS缓冲溶液 (0.01mol/L) 定容。在室温下反应30min, 以472nm为激发波长, 在F-4500型荧光分光光度计上进行荧光强度检测试验, 测定体系的荧光强度 (F) , 并观察强度变化。按同样方法测定不加Cr3+溶液的量子点的荧光强度 (F0) 。

二、结果与讨论

1. 反应时间的选择

检测体系中未加Cr3+溶液时, 量子点的荧光强度稳定, 当加入微量Cr3+溶液后, 荧光强度则出现波动。在30分钟之后, 荧光强度趋于平稳。因此, 本实验中反应时间选择30分钟。

2. 反应温度的选择

本实验分别在在室温、30℃、40℃操作, 实验结果显示, 在室温时检测结果即可达到要求, 因此将反应温度选择为室温。

3. 反应的pH的选择

本实验在PBS缓冲溶液的浓度为0.01mol/L的不同的pH值环境下, 测定了不加Cr3+溶液的量子点的荧光强度 (F0) 和体系的荧光强度 (F) , 得出在pH=7.4的条件下, 量子点的荧光猝灭程度最为明显, 所以将pH=7.4作为反应的最佳pH条件。

4. 共存离子的影响

在Cr3+溶液为1×10-6mol/L的条件下, 检测500倍的K+、Na+、I-、Cl-;100倍Al3+、Fe3+、Mg2+、Ca2+、NO-3、CO-3对实验结果的影响, 从结果可以看出, 水中一些常见的共存离子对实验的测定结果的干扰可以忽略。

5. 工作曲线和线性范围

在上述最佳条件下, 加入相同体积的不同浓度的Cr3+溶液后, 体系发射光谱如图1所示。由图1可看出, 加入微量的Cr3+溶液之后, 量子点的荧光强度有明显的下降, 并且随着Cr3+溶液的浓度的增加, 其荧光强度不断下降。

在处理数据的过程中发现, 当Cr3+溶液的浓度范围在1.0×10-9~1.0×10-6mol/L时, TGA-CdTe量子点的猝灭程度 (F0/F) 与Cr3+溶液的浓度之间的关系符合线性回归方程:

式中:C为Cr3+溶液的浓度, 相关系数为0.994。

6. 水样分析

取一定量的水样, 将已知量的标准Cr3+溶液加入到水样中, 按照上述实验过程测定该方法的回收率, 所得结果列于表2。从表2中可以看出, 该方法的回收率为99%-105%范围内,

结论

研究表明, 以水溶性TGA-CdTe量子点为荧光探针检测Cr3+是一种快速方便, 灵敏度高、检出限低的新的分析方法。

摘要：本文建立一种采用巯基乙酸修饰的CdTe量子点检测三价铬离子 (Cr3+) 的新方法, 该方法是基于Cr3+能够使量子点的荧光猝灭的原理。实验结果表明, 室温条件下, 当反应时间为30min, pH=7.4时, 线性范围为1.0×10-91.0×10-6mol/L, R=0.9944, 其他的一些共存离子对实验结果没有影响。

关键词：CdTe量子点,Cr3+,荧光猝灭