本发明专利技术公布了一种三联吡啶基团修饰的纳米二氧化硅纳米粒子的制备方法及其应用于分光光度法和裸眼半定量测定水样中二价铁离子浓度的方法。该方法具有高的灵敏度和选择性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光化学传感领域，涉及三联啦啶基团修饰的纳米二氧化娃纳米粒子的 制备方法及其在亚铁离子光谱检测和比色传感等相关领域中的应用。
技术介绍
铁是生物体中含量最丰富的过渡金属，由于亚铁离子与许多酶和蛋白质结合广泛 存在于生命活动中，因此它在生物体中发挥着重要的生理调节作用。如亚铁离子可与血液 中的血红蛋白结合，将氧气从输送到生物体的各个细胞。生物体内铁元素的缺乏或过量都 会破坏细胞的内稳态和新陈代谢过程。铁元素在中枢神经系统中的累积可能引起亨廷顿 病、帕金森病和老年痴呆等疾病。婴儿、孕妇和青春期少年很容易出现缺铁的情况，从而引 发贫血、免疫力低下等症状，影响人体的健康成长。因此选择性地检测亚铁离子对于人体健 康具有十分重要的意义。 光谱法、色谱法、伏安法和电感耦合等离子体质谱都曾用于铁元素的检测，相比之 下，基于亚铁离子与特定配体络合的光谱检测法是最简单的，具有检测速度快、环境污染 小、灵敏度高、操作简便、成本低等优势，若形成有色络合物，则可以对亚铁离子进行比色 传感，实现快速简便的定性和半定量检测。因此研究制备用于亚铁离子检测的光化学和 比色传感器具有重要的意义〇 不过，与Fe3+相比，高灵敏度、高选择性光学传感Fe 2+的报道很少，尤其比色传感 Fe2+极具挑战性, 因为传感可能通过裸眼识别完成，不必借助光学仪器。 有机-无机复合材料是近年来传感器开发的新方向，其中有机分子共价修饰纳米 二氧化硅这类复合材料在离子传感方面被广泛使用。纳米二氧化硅具有较大的比表面积， 其合成及共价修饰简单易行，形成的复合材料尺寸小，在水体系中稳定性高，无毒，具有良 好的生物兼容性，在生物体系中有良好的应用前景。共价修饰的方式可有效避免有机分子 从复合材料中浸出，提高了传感器的耐用性，使其循环利用成为可能。由此可见，研究开发 纳米二氧化硅复合传感器在检测亚铁离子方面具有巨大的潜在应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种4_苯甲酸共 价修饰纳米二氧化硅的复合材料传感器，并用于高灵敏性和高选择性检测水体系中的亚铁 离子。传感器的具体结构如下式所示： 本专利技术的技术方案如下：首先，采用经典的正硅酸乙酯（TEOS)水解法合成具有一 定尺寸的纳米二氧化硅粒子；然后用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES)对纳米 二氧化硅表面改性，使二氧化硅表面带上具有反应活性的氨基；再以2-乙酰基吡啶和对醛 基苯甲酸为原料合成具有配位位点的有机分子4- 苯甲酸；最后采用1-(3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳亚胺盐酸盐（EDC)和N-羟基琥珀酰亚 胺（NHS)活化的方法将4-苯甲酸共价修饰在纳 米二氧化硅表面，即可制得4-苯甲酸修饰的纳米 二氧化娃传感器。 本专利技术还提供上述4-苯甲酸修饰的纳米 二氧化硅传感器在亚铁离子的检测领域的应用。 与现有技术相比，本专利技术的优势在于： 本专利技术所制备的4-苯甲酸修饰的纳米 二氧化硅传感器所能定量检测的亚铁离子的浓度范围为0. 1-4 μ M，且能通过比色传感实现 对亚铁离子的定性检测和在1-10 μ M浓度范围内的半定量检测。对亚铁离子的检测可在处 于生理pH的水体系中进行，所能检测的亚铁离子的浓度非常低，且具有很好的抗离子干 扰能力。因此本专利技术中的4-苯甲酸修饰的纳米 二氧化硅传感器在水体系中对亚铁离子的光谱学测定和比色传感有应用价值。本专利技术制备 的纳米传感器还可以涂在滤纸上制成半定量检测亚铁离子的试纸，快速便捷地检测亚铁离 子。【附图说明】 图1(a)是4-苯甲酸修饰纳米二氧化硅的 HEPES (20mM，pH = 7. 2)饱和溶液在Fe2+浓度为0-5 μ M范围内的紫外-可见吸收光谱，插 图是根据图2(a)的实验数据绘制的测定水溶液中亚铁离子的工作曲线；图2(b)是4-苯甲酸修饰纳米二氧化硅的HEPES(20mM，pH = 7.2) 饱和溶液在Fe2+浓度为0-5 μ M范围内，激发波长为275nm的荧光发射光谱。 图2是过量的4-苯甲酸修饰纳米二氧化 硅分散于HEPES(20mM，pH = 7. 2)溶液得到的上清液中分别加入5 μΜ不同金属离子后的变 化对比图（a)，上清液中加入不同浓度的亚铁离子（1-10 μ Μ)后的比色传感图（b)及上清液 中单独加入5 μΜ亚铁离子（c)和在5 μΜ亚铁离子存在下加入不同干扰离子的对比图（d)。 图3是4-苯甲酸修饰纳米二氧化硅涂 覆在滤纸上后滴加等体积的不同浓度的亚铁离子溶液后的变化对比图。【具体实施方式】 实施例1 :4_苯甲酸共价修饰的二氧化硅 纳米传感器的制备按照如下4步完成： (1)合成二氧化硅纳米粒子。把预先混合好的加有3. 75mL氨水的62. 5mL乙醇 溶液加入到含有5mL TEOS的12. 5mL乙醇溶液中，混合均匀后加入5mL水。混合物在恒温 40°C、恒速搅拌40转/秒条件下搅拌反应24h然后超声处理10分钟。再离心分离（12000 转/分钟，3分钟），然后用乙醇洗3次，于100°C干燥4h。 (2)用偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷对纳米二氧化硅表面进行改性。取Ig制得 的纳米二氧化硅混合到溶解了 〇. 25mL APTES的75mL乙醇溶液里，超声30min得到均一的悬 浮液。然后混合物在60°C搅拌反应8h，反应完成后将微粒离心分离（1200当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三联吡啶基团共价修饰的纳米二氧化硅纳米，其特征在于：该复合材料是由嫁接有苯甲酸经酰基化活化后与3‑氨基丙基三乙氧基硅烷修饰后的二氧化硅纳米粒子的反应产物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王克志，贾嘉，周红艳，亢思元，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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