一种检测水溶液中铜离子的方法技术

本发明专利技术属于铜离子检测技术领域，具体涉及一种检测水溶液中铜离子的方法。本发明专利技术提供的水溶液中铜离子的检测方法，包括以下步骤：将改性上转化发光材料和待测水溶液混合，得到待测样；采用单颗粒测试系统，测试所述待测样中单个改性上转化发光材料的荧光强度；以所述改性上转化发光材料为空白样，采用单颗粒测试系统，测试所述空白样的荧光强度；计算待测样中单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比，通过所述铜离子物质的量浓度和单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比之间的线性拟合方程，得到待测水溶液中铜离子的物质的量浓度。本发明专利技术提供的检测方法具有较高的检测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种检测水溶液中铜离子的方法
本专利技术属于铜离子检测
，具体涉及一种检测水溶液中铜离子的方法。
技术介绍
传统的铜离子检测技术主要基于电感耦合等离子体法，包括原子吸收光谱，原子发射光谱和质谱分析，这些方法前处理过程繁琐、分析时间长，成本高。虽然现有技术有使用修饰后的上转换发光纳米颗粒作为荧光探针检测铜离子的报道，但是，现有技术中报道的荧光探针检测方法存在灵敏度低的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种检测水溶液中铜离子的方法，本专利技术提供的检测方法对铜离子具有高的选择性和较低的检测限，且检测过程简单、快速。本专利技术提供了一种检测水溶液中铜离子的方法，包括以下步骤：将改性上转化发光材料和待测水溶液混合，得到待测样；所述改性上转化发光材料为支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒；采用单颗粒测试系统，测试所述待测样中单个改性上转化发光材料的荧光强度，记为A1；以所述改性上转化发光材料为空白样，采用单颗粒测试系统，测试所述空白样的荧光强度，记为A0；计算待测样中单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比，记为A2；所述荧光淬灭百分比的计算公式为：A2＝(A0-A1)*100/A0；根据所述待测样的荧光猝灭百分比与线性拟合方程，得到待测水溶液中铜离子的物质的量浓度；所述线性拟合方程为铜离子物质的量浓度和单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比之间的线性拟合方程。优选的，所述线性拟合方程为y＝76x+12，所述所述x为待测水溶液中铜离子物质的量浓度×107；所述y为单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比；所述x的取值范围为0.1～1.2mol/L。优选的，所述改性上转化发光材料包括支化聚乙烯亚胺修饰的NaYF4:Yb,Tm、支化聚乙烯亚胺修饰的NaGdF4:Yb,Tm、支化聚乙烯亚胺修饰的NaYF4:Yb,Er或支化聚乙烯亚胺修饰的NaGdF4:Yb,Er。优选的，所述改性上转化发光材料的粒径为15～25nm。优选的，所述改性上转化发光材料中的支化聚乙烯亚胺的数均分子量为1000～12000。优选的，所述待测样的制备方法包括以下步骤：将所述改性上转化发光材料和水混合，得到改性上转化发光材料水溶液；将所述改性上转化发光材料水溶液和待测水溶液混合后，旋涂在载玻片上，得到所述待测样。优选的，所述改性上转化发光材料水溶液的制备方法包括以下步骤：提供上转化发光氟化物纳米颗粒水溶液；将支化聚乙烯亚胺、上转化发光氟化物纳米颗粒水溶液和乙二醇混合，进行接枝反应，得到所述改性上转化发光材料；将所述改性上转化发光材料和水混合，得到所述改性上转化发光材料水溶液。优选的，所述接枝反应的温度为170～200℃，时间为2h。优选的，所述上转化发光氟化物纳米颗粒水溶液的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛中，将可溶性稀土盐溶液、油酸和十八烯混合，进行配位反应，得到稀土离子配合物溶液；在保护气氛中，将所述稀土离子配合物溶液、NaOH、NH4F和甲醇混合，进行水热反应，得到所述上转化发光氟化物纳米颗粒；将所述上转化发光氟化物纳米颗粒和水混合，得到所述上转化发光氟化物纳米颗粒水溶液。优选的，所述配位反应的温度为150℃，时间为30～40min；所述水热反应包括依次进行的一段反应、二段反应和三段反应；所述一段反应的温度为25～60℃，时间为30～60min；所述二段反应的温度为90～120℃，时间为10～20min；所述三段反应的温度为280～300℃，时间为150min。本专利技术提供了一种检测水溶液中铜离子的方法，包括以下步骤：将改性上转化发光材料和待测水溶液混合，得到待测样；所述改性上转化发光材料为支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒；采用单颗粒测试系统，测试所述待测样中单个改性上转化发光材料的荧光强度，记为A1；以所述改性上转化发光材料为空白样，采用单颗粒测试系统，测试所述空白样的荧光强度，记为A0；计算待测样中单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比，记为A2；所述荧光淬灭百分比的计算公式为：A2＝(A0-A1)*100/A0；根据所述待测样的荧光猝灭百分比与线性拟合方程，得到待测水溶液中铜离子的物质的量浓度；所述线性拟合方程为铜离子物质的量浓度和单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比之间的线性拟合方程。本专利技术提供的检测方法基于荧光共振能量转移机制实现对铜离子物质的量浓度的检测，支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒中的支化聚乙烯亚胺能够与铜离子作用形成BPEI-Cu(II)复合物，而不和其他金属阳离子发生反应，实现对溶液中铜离子的高选择性，而且铜离子的存在会对支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒中的转化发光氟化物纳米颗粒的发光强度有猝灭作用，淬灭作用的最佳作用距离为10nm，因此与铜离子发射荧光共振能量转移作用的发光离子仅仅分布在纳米颗粒表面区域，一方面，表面区域的发光中心因为表面缺陷作用发光较弱，另一方面，纳米颗粒内部以及多个纳米颗粒团聚后内部的发光中心不参与荧光共振能量转移机制，常常以荧光噪声的形式干扰检测。本专利技术采用单个支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒作为荧光探针，首先通过支化聚乙烯亚胺并对上转化发光氟化物纳米颗粒进行接枝，实现上转化发光氟化物纳米颗粒对铜离子的高选择性捕获，其次单颗粒测试方法高的激发密度可以保证纳米颗粒表面区域的发光中心也能拥有足够的荧光强度，而且通过控制纳米颗粒的大小和避免检测团聚的纳米颗粒来削弱荧光噪声，从而获得高选择性和高灵敏度的铜离子检测方法。由实施例结果表明，本专利技术提供的检测方法，铜离子物质的量浓度和荧光猝灭百分比的线性拟合方程为y＝76x+12，所述x为待测水溶液中铜离子物质的量浓度×107；所述y为单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比；所述x的取值范围为0.1～1.2mol/L；标准差为0.0522，检测限为20.7nm，具有较高的检测灵敏度。本专利技术提供的检测方法样品用量少；对铜离子有较低的检测限和高的选择性；检测过程在水相中进行；检测过程简单，快速。附图说明图1为本专利技术提供的检测方法的装置图；1-样品台，2-物镜，3-光纤激光器，4-第二反射镜，5-第一反射镜，6-二向色镜，7-第一透镜，8-遮光板，9-第二透镜，10-滤波片，11-单光子计数器，12-计算机，13-原子力显微镜；图2为本专利技术实施例1制备得到的上转化发光氟化物纳米颗粒的透射电镜照片；图3为本专利技术对比例1制备得到的支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒在不同阳离子存在条件下荧光淬灭百分比柱状图；图4为本专利技术实施例1制备得到的支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒在不同浓度铜离子条件下的发射光谱图；图5为本专利技术实施例1制备得到的支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒的荧光淬灭强度猝灭百分比和铜离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测水溶液中铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将改性上转化发光材料和待测水溶液混合，得到待测样；所述改性上转化发光材料为支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒；/n采用单颗粒测试系统，测试所述待测样中单个改性上转化发光材料的荧光强度，记为A1；/n以所述改性上转化发光材料为空白样，采用单颗粒测试系统，测试所述空白样的荧光强度，记为A0；/n计算待测样中单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比，记为A2；/n所述荧光淬灭百分比的计算公式为：A2＝(A0-A1)*100/A0；/n根据所述待测样的荧光猝灭百分比与线性拟合方程，得到待测水溶液中铜离子的物质的量浓度；/n所述线性拟合方程为铜离子物质的量浓度和单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比之间的线性拟合方程。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测水溶液中铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将改性上转化发光材料和待测水溶液混合，得到待测样；所述改性上转化发光材料为支化聚乙烯亚胺接枝上转化发光氟化物纳米颗粒；
采用单颗粒测试系统，测试所述待测样中单个改性上转化发光材料的荧光强度，记为A1；
以所述改性上转化发光材料为空白样，采用单颗粒测试系统，测试所述空白样的荧光强度，记为A0；
计算待测样中单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比，记为A2；
所述荧光淬灭百分比的计算公式为：A2＝(A0-A1)*100/A0；
根据所述待测样的荧光猝灭百分比与线性拟合方程，得到待测水溶液中铜离子的物质的量浓度；
所述线性拟合方程为铜离子物质的量浓度和单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比之间的线性拟合方程。


2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述线性拟合方程为y＝76x+12，所述x为待测水溶液中铜离子物质的量浓度×107；所述y为单个改性上转化发光材料的荧光猝灭百分比；所述x的取值范围为0.1～1.2mol/L。


3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，所述改性上转化发光材料包括支化聚乙烯亚胺修饰的NaYF4:Yb,Tm、支化聚乙烯亚胺修饰的NaGdF4:Yb,Tm、支化聚乙烯亚胺修饰的NaYF4:Yb,Er或支化聚乙烯亚胺修饰的NaGdF4:Yb,Er。


4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述改性上转化发光材料的粒径为15～25nm。


5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述改性上转化发光材料中的支...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登豪，蔡沐之，田颖，黄飞飞，雷若珊，王焕平，徐时清，
申请(专利权)人：中国计量大学上虞高等研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33