ZnSe纳米荧光探针材料在检测铜离子或镍离子中的应用

摘要

本发明涉及一种ZnSe纳米荧光探针材料应用于水溶液中铜离子或镍离子的快速测定，属于荧光分析测试技术领域。应用方法是：在pH为5.5～8.5之间的磷酸缓冲溶液中，用荧光分光光度计在激发波长为240～255nm范围内，扫程为250～490nm，狭缝宽度为5nm，预先测定ZnSe纳米荧光探针的荧光强度随着铜离子或镍离子变化的定量关系，然后测定某一水溶液的荧光强度，根据定量关系来确定水溶液中铜离子或镍离子的浓度。该方法灵敏度高，准确性好；测定过程快速、稳定。

权利要求

1.一种ZnSe纳米荧光探针材料在检测铜离子或镍离子中的应用，其特征在于应用方法是：在pH为5.5～8.5之间的磷酸缓冲溶液中，用荧光分光光度计在激发波长为240～

255nm范围内，扫程为250～490nm，狭缝宽度为5nm，预先测定ZnSe纳米荧光探针的荧光强度随着铜离子或镍离子变化的定量关系，然后测定某一水溶液的ZnSe纳米荧光探针的荧光强度，根据定量关系来确定水溶液中铜离子或镍离子的浓度；其中ZnSe纳米荧光探针的制备：取适量的纳米ZnSe于烧杯中，加入去离子水，搅拌情况下，逐滴加入1～3mol/L的NaOH溶液，调节pH值为11～13，并向溶液中逐滴加入巯基乙酸，控制每滴1-2分钟，直至烧杯中的固体物质完全溶解，调节溶液pH值在6～8，继续搅拌1～4小时，避光静置，待溶液澄清，吸取上层清液，用去离子水稀释，即得ZnSe纳米荧光探针。

说明书

ZnSe纳米荧光探针材料在检测铜离子或镍离子中的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种ZnSe纳米荧光探针材料在检测铜离子或镍离子中的应用，属于光分析检测技术领域。

背景技术

[0002] 纳米材料一般是指粒度在100nm以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间的固体颗粒材料。由于具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等，纳米材料表现出了体相材料所不具备的许多奇异的光、热、磁和化学性能。纳米荧光探针与传统的有机荧光探针相比具有明显的优越性：荧光量子产率高、强度大、激发光谱宽且连续、发射光谱窄并对称、荧光寿命长，耐光漂白。

[0003] 铜是一种人体所必需的生命元素。若体内缺乏，就会导致相应的功能障碍，甚至无法形成血液，丧失基本的生存条件；若摄入过量，也易引起中毒反应，严重时甚至会出现肾功能衰竭及尿毒症、休克等症状。镍及其盐类作为一种具有生物学作用的元素，能够激活或抑制一系列的酶，从而产生毒性；同时，镍化合物还会危及肝、肾、肺和心血管系统等。因此对水中铜、镍离子浓度的检测十分重要。

[0004] 目前检测铜、镍离子的方法有：原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电化学分析法、中子活化分析法和X-射线荧光光谱分析法等。纳米荧光探针测定重金属离子的方法简单、快捷、灵敏，正越来越多地被应用到重金属离子的检测中。但利用ZnSe纳米荧光探针材料检测铜离子和镍离子的文献目前还未见报道。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种ZnSe纳米荧光探针材料在检测铜离子或镍离子中的应用，利用ZnSe纳米荧光探针材料快速、准确地测定铜离子或镍离子。

[0006] 一种ZnSe纳米荧光探针材料在检测铜离子或镍离子中的应用。

[0007] ZnSe纳米荧光探针的应用方法是：在pH为5.5～8.5之间的磷酸缓冲溶液中，用荧光分光光度计在激发波长为240～255nm范围内，扫程为250～490nm，狭缝宽度为5nm，预先测定ZnSe纳米荧光探针的荧光强度随着铜、镍离子变化的定量关系，然后运用标准加入法测定某一水溶液的荧光强度，根据定量关系来确定水溶液中铜离子或镍离子的浓度。

[0008] ZnSe纳米荧光探针的制备方法下：

[0009] a.ZnSe纳米材料的合成：按物质的量比例(1～3∶1)称取分析纯的Zn粉和Se粉于高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入体积为内衬容积50～80％的1～3mol/L的NaOH溶液。在150～200℃下反应15～25小时。反应后静置冷却，移出下层物质，分别用去离子水和无水乙醇超声，离心洗涤，并烘干。

[0010] b.ZnSe纳米材料的修饰：取适量上述a中合成的纳米ZnSe于烧杯中，加入去离子水，搅拌情况下，逐滴加入1～3mol/L的NaOH溶液，调节pH值约为11～13，并向溶液中逐滴加入巯基乙酸(控制每滴约1-2分钟)，直至烧杯中的固体物质完全溶解，调节溶液pH值在6～8，继续搅拌1～4小时。避光静置，待溶液澄清，吸取上层清液，用去离子水稀释，即得ZnSe纳米荧光探针。

[0011] 本发明是利用巯基乙酸独特的两性作用，使ZnSe纳米材料具有水溶性；然后利用该材料的荧光强度会随着铜(镍)离子的加入有规律地发生猝灭，从而检测铜(镍)离子的浓度。该发明提供了一种检测铜、镍离子的新方法。

[0012] 本发明的优点和特点如下：半导体纳米材料的合成方法简单，对设备要求较低；利用巯基乙酸修饰纳米ZnSe的方法高效、独特；利用ZnSe纳米荧光探针测定铜、镍离子的方法灵敏度高、准确性好、简单易行。

附图说明

[0013] 图1本发明中未修饰的ZnSe纳米材料的荧光光谱图和修饰后的ZnSe纳米材料的荧光光谱图。

[0014] 图2本发明中测定铜离子和镍离子的log(F0/F)与浓度的线性关系图。

具体实施方式

[0015] 现将本发明的具体实施例叙述于后。

[0016] 实施例1

[0017] 本实施例中的测定方法的过程和步骤如下：

[0018] 一种新型的ZnSe纳米荧光探针检测铜、镍粒子的方法。其特征见以下过程和步骤：

[0019] 第一步ZnSe纳米荧光探针的合成：

[0020] a)ZnSe纳米材料的合成：按物质的量比例(3∶1)称取分析纯的Zn粉和Se粉于高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，加入体积为内衬容积75％的3mol/L的NaOH溶液。在180℃下反应24小时。反应后静置冷却，移出下层物质，分别用去离子水和无水乙醇超声，离心洗涤，并烘干。

[0021] b)ZnSe纳米材料的修饰：取适量上述a中合成的纳米ZnSe于烧杯中，加入去离子水，搅拌情况下，逐滴加入1mol/L的NaOH溶液，调节pH值约为11～13，并向溶液中逐滴加入巯基乙酸(控制每滴约1-2分钟)，直至烧杯中的固体物质完全溶解，调节溶液pH值在6～8，继续搅拌3小时。避光静置，待溶液澄清，吸取上层清液，用去离子水稀释，即得ZnSe纳米荧光探针。

[0022] 第二步ZnSe纳米荧光探针的用途和使用方法。

[0023] 其用途是：测定水中铜离子或镍离子的浓度。其使用方法是：在磷酸缓冲溶液(pH在5.5～8.5之间)中，激发波长240～270nm，扫程250～490nm，狭缝宽度5nm时，测定ZnSe纳米荧光探针的荧光强度随着加入金属离子的浓度变化的变化情况，根据它们之间的定量关系来确定水溶液中铜离子(或镍离子)的浓度。

[0024] 实际水样的测定：取自然水样500mL，经过滤，去除固体杂质。取7份10毫升过滤后的水样，分别加入到ZnSe纳米荧光探针的溶液中，然后运用标准加入法，依次向后6份溶液中加入0.01g/L的铜离子(或镍离子)标准溶液0.1ml、0.2ml、0.3ml、0.4ml、0.5ml、0.6ml，分别测量这7份溶液的荧光强度。根据荧光强度与浓度之间的定量关系，可以得到水样中铜离子(或镍离子)的浓度。

[0025] 荧光测定

[0026] 1.未修饰的纳米ZnSe的荧光光谱图与修饰后的纳米ZnSe(纳米荧光探针)的荧光光谱图的测定：

[0027] 测试条件：在激发波长为244nm、狭缝宽度为5nm、扫程255～480nm下，测定未修饰的纳米ZnSe的荧光光谱以及其被修饰后的ZnSe的荧光光谱图。

[0028] 参见图1，当纳米ZnSe被修饰后，其荧光出峰位置发生了蓝移，同时在峰形和峰强度上均比未修饰的好很多。

[0029] 2.水溶液中铜、镍离子浓度的测定

[0030] 测试条件：在激发波长为243(249)nm、狭缝宽度为5nm、扫程255～480nm下，在磷酸缓冲溶液(pH在5.5～8.5之间)中，测定铜离子(或镍离子)的加入对ZnSe纳米荧光探针荧光强度的影响。然后用此探针去测定自然水样中的铜离子(或镍离子)浓度。分别测得自然水样中铜离子的浓度为39μg/L，镍离子的浓度为13μg/L。

[0031] 参见图2，图2a(b)为铜(镍)离子浓度与荧光强度的线性关系，其线性方程分别-4 -3是：log(F0/F)＝1.322×10 C(μg/L)+0.00181(铜离子)，log(F0/F)＝1.51×10 C(μg/L)+0.0141(镍离子)，其线性相关系数分别为：0.9973(铜)，0.9992(镍)。(其中F0为未加入金属离子时ZnSe纳米荧光探针的荧光强度，F为加入金属离子后的ZnSe荧光探针的荧光强度。)