水中鉻離子的快速檢測方法研究

屈武林 王秋俠(天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊 300270)

一、實驗部分

1.儀器和試劑

F-4500型熒光分光光度計(日本日立)；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器；Lambda 35紫外-可見分光光度計；pHS-3C精密pH計；ZF7三用紫外分析儀(鞏義予華儀器有限公司)；SZ-93自動雙重蒸餾器。

二氧化碲(TeO2)，硼氫化鈉(NaBH4)，氯化鎘(CdCl2·2.5H2O)，巰基乙酸(TGA)，Cr3+標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.0×10-3mol/L)，其它濃度的Cr3+溶液均由該濃度稀釋而得；其它試劑均為分析純；實驗用水均為二次蒸餾水。

2.量子點的制備

實驗中參照文獻(xiàn)合成了CdTe量子點，其中Cd2+：TeO2：TGA=1:10:2.4，合成的量子點的發(fā)射峰位置為553nm處。量子點的具體合成步驟如下：磁力攪拌狀態(tài)下，在250mL圓底燒瓶中加入0.2284g的CdCl2·2.5H2O、167μL的巰基乙酸。用0.1mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH=11，然后再加入0.4mmol的NaBH4，將體系的pH再次調(diào)節(jié)到11，最后加入0.05mmol的TeO2，整個過程保持系統(tǒng)的體積為100mL。在攪拌狀態(tài)下，將體系放置于100℃沸水浴中回流，反應(yīng)1.5小時，即可得到TGA修飾的CdTe量子點。制備得到的量子點的濃度為5×10-4mol/L(根據(jù)Te的濃度計算)。

3.鉻離子的檢測

取1mL TGA修飾的CdTe量子點溶液置于10mL比色管中，然后加入1mL的Cr3+溶液，最后加入pH=7.4的PBS緩沖溶液(0.01mol/L)定容。在室溫下反應(yīng)30m in，以472nm為激發(fā)波長，在F-4500型熒光分光光度計上進(jìn)行熒光強(qiáng)度檢測試驗，測定體系的熒光強(qiáng)度(F)，并觀察強(qiáng)度變化。按同樣方法測定不加Cr3+溶液的量子點的熒光強(qiáng)度(F0)。

二、結(jié)果與討論

1.反應(yīng)時間的選擇

檢測體系中未加Cr3+溶液時，量子點的熒光強(qiáng)度穩(wěn)定，當(dāng)加入微量Cr3+溶液后，熒光強(qiáng)度則出現(xiàn)波動。在30分鐘之后，熒光強(qiáng)度趨于平穩(wěn)。因此，本實驗中反應(yīng)時間選擇30分鐘。

2.反應(yīng)溫度的選擇

本實驗分別在在室溫、30℃、40℃操作，實驗結(jié)果顯示，在室溫時檢測結(jié)果即可達(dá)到要求，因此將反應(yīng)溫度選擇為室溫。

3.反應(yīng)的pH的選擇

本實驗在PBS緩沖溶液的濃度為0.01mol/L的不同的pH值環(huán)境下，測定了不加Cr3+溶液的量子點的熒光強(qiáng)度(F0)和體系的熒光強(qiáng)度(F)，得出在pH=7.4的條件下，量子點的熒光猝滅程度最為明顯，所以將pH=7.4作為反應(yīng)的最佳pH條件。

4.共存離子的影響

在Cr3+溶液為1×10-6mol/L的條件下，檢測500倍的K+、Na+、I-、Cl-；100倍A l3+、Fe3+、Mg2+、Ca2+、NO3-、CO3-對實驗結(jié)果的影響，從結(jié)果可以看出，水中一些常見的共存離子對實驗的測定結(jié)果的干擾可以忽略。

5.工作曲線和線性范圍

在上述最佳條件下，加入相同體積的不同濃度的Cr3+溶液后，體系發(fā)射光譜如圖1所示。由圖1可看出，加入微量的Cr3+溶液之后，量子點的熒光強(qiáng)度有明顯的下降，并且隨著Cr3+溶液的濃度的增加，其熒光強(qiáng)度不斷下降。

圖1 不同濃度Cr3+溶液對TGA-CdTe(5×10-4mol/L))熒光強(qiáng)度的影響：(a)0，(b)1.0×10-9，(c)1.0×10-8，(d)1.0×10-7，(e)1.0×10-6；插圖為標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

在處理數(shù)據(jù)的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cr3+溶液的濃度范圍在1.0×10-9~1.0×10-6mol/L時，TGA-CdTe量子點的猝滅程度(F0/F)與Cr3+溶液的濃度之間的關(guān)系符合線性回歸方程：

式中：C為Cr3+溶液的濃度，相關(guān)系數(shù)為0.994。

6.水樣分析

取一定量的水樣，將已知量的標(biāo)準(zhǔn)Cr3+溶液加入到水樣中，按照上述實驗過程測定該方法的回收率，所得結(jié)果列于表2。從表2中可以看出，該方法的回收率為99%-105%范圍內(nèi)，

表2 水樣中Cr3+的回收率實驗結(jié)果

結(jié)論

研究表明，以水溶性TGA-CdTe量子點為熒光探針檢測Cr3+是一種快速方便，靈敏度高、檢出限低的新的分析方法。

[1]Nazza lAY，Qu LH，Peng XG.Nano Let，t2003，3(6):819.

[2]吳東平，張勇，馮如朋，等．分析測試學(xué)報，2008，27(6):638.