一种荧光比率检测六价铬离子的方法技术

本发明专利技术提供了一种荧光比率检测六价铬离子的方法，是基于一种罗丹明衍生物（Rhodol hydrazide）比率检测六价铬离子（Cr(VI)）的方法。具体检测方法是：将Rhodol hydrazide作为荧光试剂，在10 mM的硫酸溶液中，通过测定两个不同波长（577 nm和502 nm）的荧光发射强度比率作为定量依据，实现对六价铬离子的比率检测。该检测方法，对六价铬离子显示了高的选择性和灵敏性，检测过程简便、抗干扰能力强、快速、灵敏，检测结果准确。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光比率检测六价铬离子的方法
本专利技术涉及六价铬离子的检测技术，具体涉及一种荧光比率检测六价铬离子的方法。
技术介绍
铬是人体必须是微量元素之一，但是自然界中铬的存在是多样性的，适量的三价态的铬是人体必须的，而六价铬是致癌物质，它的毒性是三价铬的100倍。六价铬离子（Cr(VI)）是铬的最高氧化态形式，在酸性水溶液中，Cr(VI)以重铬酸根（Cr2O72−）形式存在，而在碱性水溶液中，Cr(VI)以重铬酸根（CrO42−）形式存在。不管以哪种形式存在，六价铬离子都具有剧毒，人体在接触或摄入含有该离子的水或者食物后，会对皮肤、粘膜、呼吸道、肺和肾脏等组织器官造成严重损害，甚至引发癌变。因此，准确分析测定样品中六价铬离子的含量对于监控环境质量、饮用水、农产品质量安全非常重要。近年来，铬离子的分析检测技术不断发展，科学家们开发出了多种铬离子测定的方法和仪器，例如：离子色谱法、分光光度法、荧光光谱法和原子吸收/发射光谱法等，但这些检测方法多是对总铬浓度的测定，不能专一的检测六价铬的浓度。这些常规检测存在检测成本高、样品前处理过程复杂、测试过程时间较长等问题。因此，研究一种简单、方便、快捷检测饮用水及农产品中六价铬的快速检测方法非常重要。近年来发展起来的有机荧光分子传感技术，因其高灵敏性、高选择性、无需分离、易于观测等优点而被应用于各种离子的检测。因此，设计荧光探针用来快速检测六价铬离子变得非常有意义。荧光探针法与传统检测方法相比表现出了更为吸引人的优点。第一，具有高的选择性和特异性，可以实现对靶标分子、离子的专一性识别；第二，荧光探针法的灵敏度比较高，从而使得它的检测限相比于其他方法比较低，实现了对被检测物的痕量检测；第四，荧光探针法的操作是比较简单的，并且可以实现实时在线检测，避免了传统样品在处理阶段的耗时以及其他干扰因素。因此基于荧光探针法检测饮用水及农产品中六价铬的方法可以满足简单、快速、灵敏的检测要求。
技术实现思路
本专利技术提出一种荧光比率检测六价铬离子的方法，解决了饮用水及农产品中六价铬的检测难、检测灵敏度低的技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种荧光比率检测六价铬离子的方法，步骤如下：（1）配制浓度为10mM的硫酸溶液，配制浓度为1mM的罗丹明衍生物探针的乙醇溶液；（2）用蒸馏水配置浓度为10mg/L的六价铬离子溶液，把3mL的硫酸溶液和30μL罗丹明衍生物的乙醇溶液加到干净的荧光比色皿中，依次加入体积为0、6μL、15μL、30μL、60μL的六价铬离子溶液，同时在荧光光谱仪上测定502nm和577nm处的荧光发射强度，以六价铬离子的浓度为横坐标，以F577nm/F502nm的比值为纵坐标，得到六价铬离子浓度的工作曲线，线性回归方程为：F577nm/F502nm=0.481C+0.20352，C的单位为mg/L；（3）将3000μL的硫酸溶液和30μL罗丹明衍生物探针的乙醇溶液加到干净的荧光比色皿中，用微量进样器吸取VμL待测样品溶液，加到荧光比色皿中，在荧光光谱仪上测定502nm和577nm处的荧光发射强度，将测得的F577nm/F502nm比值，代入步骤（2）的线性回归方程中，得到浓度C的值，待测样品中六价铬离子的浓度C待测样=3000μL·C/VμL。所述罗丹明衍生物探针参照文献（Chem.Comm,2013,49,4956-4958.）合成，探针的合成路线为：。所述步骤（2）中六价铬离子溶液为重铬酸钾溶液或重铬酸钠溶液。一种荧光比率检测六价铬离子的方法，所述方法比率检测六价铬离子的浓度线性范围为0-0.5µM，最低检测限为7nM。本技术方案能产生的有益效果：1.本专利技术的用于六价铬离子（Cr(VI)）比率检测的荧光探针通过使用在两个不同波长出测定的荧光强度比值作为定量依据，可以进行探针分子内自校准，能够消除或者有效消除环境温度、酸碱度、检测器效率等外界因素对测量荧光强度的干扰，从而实现对痕量六价铬离子含量的实时定性定量检测。2.本专利技术的用于六价铬离子（Cr(VI)）比率检测的荧光探针对六价铬离子的最低检测限为7nM（0.37ng/mL），可满足国家标准对六价铬离子的限量要求(50ng/mL)，为已报道同类六价铬离子荧光探针最低，具备较强的实际应用价值。3.本申请选择10mM的硫酸溶液为探针识别体系，六价铬离子（Cr(VI)）是铬的最高氧化态形式，在酸性水溶液中，Cr(VI)以重铬酸根（Cr2O72−）形式存在，而在碱性水溶液中，Cr(VI)以铬酸根（CrO42−）形式存在；在酸性环境中重铬酸根的氧化性强，中性或碱性条件下铬酸根基本不显氧化性，利用六价铬离子在酸性条件下的氧化性，促使荧光探针Cr6P1开环，生成具有强烈荧光的罗丹明开环衍生物，荧光探针Cr6P1本身没有荧光，当在酸性体系下与足量的六价铬离子发生反应后释放出强烈的荧光信号，最常用的强酸有盐酸、硝酸和硫酸。盐酸本身可以与重铬酸根（Cr2O72−）发生反应，Cl-被氧化成Cl2，六价铬离子被还原为三价铬离子，这样识别体系溶液将失去氧化性，不能促使荧光探针Cr6P1开环；硝酸本身具有强氧化性，可以使得荧光探针Cr6P1开环，从而干扰探针Cr6P1对六价铬离子的特异性选择；浓硫酸也具有较强的氧化性，也可以使得荧光探针Cr6P1开环，干扰探针Cr6P1对六价铬离子的特异性选择，也不适宜作为识别体系溶液；稀硫酸氧化性不强，又可以发挥出六价铬离子在酸性条件下的氧化性的特点，促使探针Cr6P1开环，释放出强烈的荧光，实现对六价铬离子的特异性识别，因此选用稀硫酸作为识别体系溶液。4.本专利技术的用于六价铬离子（Cr(VI)）比率检测的荧光探针检测六价铬离子的溶液体系为10mM的硫酸体系，该体系能够满足传统的农产品前处理（硝化）后导致的样品pH为酸性体系的要求，具备较强的在农产品中检测六价铬离子的实际应用价值。附图说明图1为本专利技术的荧光探针Cr6P1荧光选择性图，激发波长400nm。图2为本专利技术的荧光探针Cr6P1荧光选择性比率型柱状图，激发波长400nm，发射波长577nm和502nm。图3为本专利技术的荧光探针Cr6P1识别Cr6+的抗金属阳离子干扰性图（比率型柱状图），激发波长400nm，发射波长577nm和502nm。图4为本专利技术的荧光探针Cr6P1识别Cr6+的抗阴离子干扰性图（比率型柱状图），激发波长400nm，发射波长577nm和502nm。图5为本专利技术的荧光探针Cr6P1识别Cr6+的荧光滴定图，激发波长400nm。图6为本专利技术的荧光探针Cr6P1识别Cr6+的最低检测限图（比率型柱状图），激发波长400nm，发射波长577nm和502nm。图7为本专利技术的工作曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术中制备荧光探针Cr6P1的过程中所使用的化学试剂、溶剂、金属离子等均购自阿拉丁试剂公司。在荧光探针Cr6P1的确证和性能测试过程采用Bruke公司DTX-400型核磁共振谱仪，溶剂为氘代氯仿，以TMS为内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光比率检测六价铬离子的方法，其特征在于，步骤如下：（1）配制浓度为10 mM的硫酸溶液，配制浓度为1 mM的罗丹明衍生物探针的乙醇溶液；（2）用蒸馏水配置浓度为10 mg/L的六价铬离子溶液，把3 mL的硫酸溶液和30 μL罗丹明衍生物的乙醇溶液加到干净的荧光比色皿中，依次加入体积为0、6 μL、15 μL、30 μL、60 μL 的六价铬离子溶液，同时在荧光光谱仪上测定502 nm和577 nm处的荧光发射强度，以六价铬离子的浓度为横坐标，以F577 nm/F502 nm的比值为纵坐标，得到六价铬离子浓度的工作曲线，线性回归方程为：F577 nm/F502 nm=0.481C+0.20352，C的单位为mg/L；（3）将3000 μL的硫酸溶液和30 μL罗丹明衍生物探针的乙醇溶液加到干净的荧光比色皿中，用微量进样器吸取V μL待测样品溶液，加到荧光比色皿中，在荧光光谱仪上测定502 nm和577 nm处的荧光发射强度，将测得的F577 nm/F502 nm比值，代入步骤（2）的线性回归方程中，得到浓度C的值，待测样品中六价铬离子的浓度C待测样=3000μL·C/VμL。

【技术特征摘要】
1.一种荧光比率检测六价铬离子的方法，其特征在于，步骤如下：（1）配制浓度为10mM的硫酸溶液，配制浓度为1mM的罗丹明衍生物探针的乙醇溶液；（2）用蒸馏水配置浓度为10mg/L的六价铬离子溶液，把3mL的硫酸溶液和30μL罗丹明衍生物的乙醇溶液加到干净的荧光比色皿中，依次加入体积为0、6μL、15μL、30μL、60μL的六价铬离子溶液，同时在荧光光谱仪上测定502nm和577nm处的荧光发射强度，以六价铬离子的浓度为横坐标，以F577nm/F502nm的比值为纵坐标，得到六价铬离子浓度的工作曲线，线性回归方程为：F577nm/F502nm=0.481C+0.20352，C的单位为mg/L；（3）将3000μL的硫酸溶液和30μL罗丹明衍生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，贾斌，刘冬梅，尹海燕，刘继红，李漫，王铁良，王允，王红旗，
申请(专利权)人：河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41