非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、方法及应用，包括采用巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍进行水热反应制得，所述的非共轭聚合物探针在波长505nm处具有荧光发射峰，在波长900nm处具有散射峰，所述的非共轭聚合物探针的粒径为50～70nm，所述的非共轭聚合物探针的厚度为1～2nm。本发明专利技术构建的双信号比率型传感器结合荧光与散射信号，具有波长分离大，互不干扰以及可同时收集的优点，与传统方法相比，结果更准确稳定。可应用于工业用水、农业用水、生活用水、饮用水以及食品中重金属汞的检测。属汞的检测。属汞的检测。

【技术实现步骤摘要】
非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、方法及应用


[0001]本专利技术属于重金属离子检测
，尤其涉及一种非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、方法及应用，具体涉及一种非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、双信号比率传感器的制备方法、双信号比率型传感器检测汞离子的方法及应用。

技术介绍

[0002]汞是对环境和生物具有毒性和致癌性的重金属之一，对生态安全和人类健康造成了严重威胁，离子形式的汞会在水中蓄积，并通过食物链迁移，而汞离子成为食品安全隐患主要归咎于人体摄入被污染的饮用水和水产品会导致中枢神经系统和内分泌系统的破坏。因此，监控食品中的汞离子含量是十分有意义的。
[0003]目前，传统检测方法包括原子荧光光谱法、冷原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱法等，这些单信号输出的检测方法存在结果不稳定、背景干扰的问题，而荧光分析方法由于其成本低、操作简单，灵敏度高，实用性强，选择性好等突出特点，在重金属离子的检测方面的应用越来越广泛，但单发射传感器无法克服仪器和实验介质干扰的缺点。
[0004]比率荧光(Ratio fluorescence,RF)分析法通过两个荧光峰的比值消除误差以提高检测的灵敏度，并且由于伴随着较为明显的荧光颜色的变化，可实现目标物的荧光直观化检测，比率荧光传感器通过测量两个波长的发射比来测定分析物的浓度。目前开发的多数比率传感器使用两种同类别信号作为输出，易受系统误差影响，需要进一步改进。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术为解决重金属汞快速准确检测的技术问题，提供一种非共轭聚合物探针、双信号比率传感器、方法及应用。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案包括：
[0007]一种非共轭聚合物探针，包括采用巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍进行水热反应制得，所述的非共轭聚合物探针在波长505nm处具有荧光发射峰，在波长900nm处具有散射峰，所述的非共轭聚合物探针的粒径为50～70nm，所述的非共轭聚合物探针的厚度为1～2nm。
[0008]具体的，所述的巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍的质量比为(8～11):(2～4):(2～4)。
[0009]一种双信号比率传感器，所述的双信号比率传感器包括上述非共轭聚合物探针。
[0010]具体的，包括以下步骤：
[0011]首先将巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍溶于水中得到混合溶液，将该混合溶液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中进行水热反应后冷却至室温，然后采用透析袋进行透析，所得液体即为非共轭聚合物探针，最后，将所述的非共轭聚合物探针加入到水中得到双信号比率传感器；
[0012]所述透析袋截留分子量为500～1000Da；
[0013]所述的巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍的质量比为(8～11):(2～4):(2～4)。
[0014]具体的，所述的非共轭聚合物探针与水的体积比为1:(2～4)；
[0015]所述的水热反应温度为180～220℃，反应时间为5～8小时。
[0016]本专利技术还公开一种双信号比率型传感器检测汞离子的方法，所述的双信号比率型传感器为本专利技术所述的双信号比率传感器的制备方法制得的双信号比率传感器，所述检测汞离子的方法包括如下步骤：
[0017]步骤1：配制汞离子标准溶液；
[0018]步骤2：取不同体积步骤1所配制的汞离子标准溶液，分别加入到双信号比率型传感器溶液中得到不同的混合溶液，所述混合溶液的pH为7.2～7.6；
[0019]步骤3：在450nm激发波长下，利用荧光光谱仪测定所述不同的混合溶液的荧光光谱和散射光谱，记录荧光强度FL和散射强度SOS，以散射强度SOS与荧光强度FL的比值SOS/FL为纵坐标，以汞离子浓度为横坐标，绘制标准曲线；
[0020]步骤4：在450nm激发波长下，测定待测样品溶液的荧光强度与散射强度，并计算SOS/FL比值，通过标准工作曲线计算待测样品中汞离子的含量。
[0021]进一步的，所述的汞离子标准溶液的浓度范围为0～5
×
10
‑5mol/L，所述的非共轭聚合物探针水溶液的浓度为(1.6
×
10
‑2～1.7
×
10
‑2)g/L。
[0022]进一步的，所述待测样品的pH范围为6.5～7.5，反应时间为1～2分钟，反应温度为20～30℃；
[0023]该方法对汞离子的检测线性范围为0～50μM，最低检测限为27nM。
[0024]具体的，利用荧光光谱仪同时测定所述不同的混合溶液的荧光光谱和散射光谱时的激发波长为450nm，荧光发射峰位于505nm，散射峰位于900nm。
[0025]本专利技术还提供所述的双信号比率型传感器检测汞离子的方法用于检测饮用水、鱼肉和虾肉中的汞离子的应用，对汞离子的检测线性范围为0～50μM，最低检测限为27nM，所述饮用水、鱼肉或虾肉的加标回收率为90％～120％。
[0026]与现有技术相比，其优点与积极效果在于：
[0027](1)本专利技术通过简便的一步水热法制备非共轭聚合物探针，所得的聚合物探针表面含有多种可与重金属汞发生作用的巯基、氨基、羧基官能团，避免了复合材料制备的复杂过程。
[0028](2)本专利技术构建的双信号比率型传感器结合荧光与散射信号，具有波长分离大，互不干扰以及可同时收集的优点，与传统方法相比，结果更准确稳定，对汞离子的检测线性范围为0～50μM，最低检测限为27nM，所述饮用水、鱼肉或虾肉的加标回收率为90％～120％。可应用于工业用水、农业用水、生活用水、饮用水以及食品中重金属汞的检测，具有可靠、灵敏、稳定、快速和操作简单的特点。
附图说明
[0029]图1为实施例1的非共轭聚合物探针的表征图，图1A表示透射电子显微镜图像，图1B表示原子力显微镜图像，图1C表示非共轭聚合物探针的紫外可见吸收光谱图；
[0030]图2为非共轭聚合物探针红外光谱图；
[0031]图3为非共轭聚合物探针的XPS图谱，其中，图3A表示C1s的高分辨XPS图谱，图3B表示N1s的高分辨XPS图谱，图3C表示O1s的高分辨XPS图谱，图3D表示S2p光谱图谱；
[0032]图4为双信号比率传感器检测汞离子的性能图；其中，图4A为荧光分光光谱仪检测的荧光光谱和散射光谱。图4B上排实物图为荧光效果图，图4B下排实物图为其散射效果图；
[0033]图5为双信号比率传感器检测汞离子的光谱图和线性关系图，其中，图5A为不同汞离子浓度下的光谱图，图5B为不同汞离子浓度与SOS/FL比值的线性关系图；
[0034]图6为本专利技术的制备非共轭聚合物探针及检测汞离子的原理示意图；
[0035]图7为双信号比率传感器检测汞离子特异性的结果图；
[0036]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非共轭聚合物探针，其特征在于，包括采用巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍进行水热反应制得，所述的非共轭聚合物探针在波长505nm处具有荧光发射峰，在波长900nm处具有散射峰，所述的非共轭聚合物探针的粒径为50～70nm，所述的非共轭聚合物探针的厚度为1～2nm。2.如权利要求1所述的非共轭聚合物探针，其特征在于，所述的巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍的质量比为(8～11):(2～4):(2～4)。3.一种双信号比率传感器，其特征在于，所述的双信号比率传感器包括权利要求1～2任一权利要求所述的非共轭聚合物探针。4.如权利要求3所述的双信号比率传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍溶于水中得到混合溶液，将该混合溶液转移至聚四氟乙烯高压反应釜中进行水热反应后冷却至室温，然后采用透析袋进行透析，所得液体即为非共轭聚合物探针，最后，将所述的非共轭聚合物探针加入到水中得到双信号比率传感器；所述透析袋截留分子量为500～1000Da；所述的巯基琥珀酸、硫代氨基脲和盐酸胍的质量比为(8～11):(2～4):(2～4)。5.如权利要求3所述的双信号比率传感器的制备方法，其特征在于，所述的非共轭聚合物探针与水的体积比为1:(2～4)；所述的水热反应温度为180～220℃，反应时间为5～8小时。6.一种双信号比率型传感器检测汞离子的方法，其特征在于，所述的双信号比率型传感器为权利要求4或5任一所述的双信号比率传感器的制备方法制得的双信号比率传感器，所述检测汞离子的方法包括如下步骤：步骤1：配制汞离子标准溶液；步骤2：取不同体积步骤1所配制的汞离子标准溶液，分别加入到双信号比率型传感器溶液中得到不同的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，贾珮，杨铠溶，补彤，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：