一种用于检测Al制造技术

本发明专利技术提出了一种高选择性、高灵敏度的环保型荧光探针RBCMC，它以罗丹明衍生物修饰羧甲基纤维素，成功实现在水中检测Al

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测Al
3+
离子的罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC


[0001]本专利技术属于分析化学领域，具体涉及用于检测Al
3+
的荧光探针的制备及应用。

技术介绍

[0002]伴随着科技的快速发展，大量铝元素出现在药品、包装、食物添加剂等生活用品中。铝的过量使用导致严重的污染环境，并且通过生物富集作用引起严重的健康问题，例如：阿尔茨海默病、帕金森病、铝骨病等。这对微量Al
3+
的检测就显得尤为重要，遗憾的是传统的检测方法(
27
Al NMR、质谱(MS)、高效液相色谱(HPLC))存在响应时间长、设备昂贵及操作复杂的缺陷。伴随着荧光传感技术的发展，近些年来研究者报道了大量基于各类荧光团检测Al
3+
的化学传感器。罗丹明类荧光团因其独特的螺内酰胺结构，更是广泛应用于金属离子的检测。遗憾的是大多数荧光传感器都需要在有机溶剂中工作，存在水溶性不足、二次污染的局限性。因此，开发一种能够检测纯水中Al
3+
的环保型荧光传感器至关重要。
[0003]纤维素来源于天然植物，是一种丰富的可再生资源。纤维素因具有良好的生物相容性、生物降解性和亲水性，是制备多功能一体化材料的理想载体。近些年来基于纤维素基改性的荧光传感器得到了快速发展。与传统有机小分子荧光传感器相比，聚合物基荧光传感器结合了有机染料和纤维素载体的优点，具有优良的加工性能、信号放大和低检测限等先天优势。
[0004]本专利通过EDC/NHS介导羧基和氨基反应，将罗丹明衍生物固定在纤维素基底上，开发出一种对Al
3+
具有灵敏和选择性荧光响应的荧光探针RBCMC。该探针通过开闭环表达光谱信号从而检测目标物质，具有响应快速、选择性高等特点，可痕量检测水样中的Al
3+
。同时将RBCMC制备为水凝胶，成功应用于自然水样的测试。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种检测Al
3+
离子的罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC的制备及其应用。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案是：
[0007]一种用于检测Al
3+
离子的罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC，该荧光探针的结构如下：
[0008][0009]本专利技术中的罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将罗丹明B(960mg，2mmol)溶解在含有40mL无水乙醇中，并缓慢滴加无水乙二胺(1.3ml，20mmol)；通入氮气，在80℃下反应12小时；用100ml饱和食盐水和100ml1，2
‑
二氯乙烷萃取三次。最后通过硅胶柱层析进一步纯化，洗脱剂为CH2Cl2∶MeOH＝97∶3(V/V)，得到产物罗丹明B乙二胺960mg，产率90％；将羧甲基纤维素钠CMC溶解在去离子水中，搅拌12小时至完全溶解，制备100mL CMC(2mg/mL)溶液；通过盐酸溶液调节pH值至5，并加入1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐EDC(958mg，5mmol)搅拌30分钟；然后，添加N
‑
羟基琥珀酰亚胺NHS(115mg，1mmol)，并通过NaOH溶液调节pH值到7.2。最后将罗丹明B乙二胺(484mg，1mmol)溶解在5mL N，N
‑
二甲基甲酰胺中，并加入上述CMC溶液中，室温反应20小时；反应结束后，用乙醇反复离心洗涤，用去离子水透析2天，直到透析液中加入Al
3+
溶液在紫外可见光谱下无吸收峰产生，干燥后既得最终产物罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC。
[0011]本专利技术中所述的用于检测Al
3+
的荧光探针RBCMC用于检测水相中的Al
3+
。
[0012]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)本专利技术以合成了一种Al
3+
的荧光探针RBCMC，具有选择性强，检出限较低，灵敏度高，可逆，光谱性能优越，结构简单，易于修饰等优点。(2)本专利技术所选用原料成本低，合成方法简单，反应条件温和，且产率较高，后处理步骤少，易实现大规模生产。(3)本专利技术所涉及荧光探针可以制成水凝胶，在可见光和紫外条件下均可对Hg
2+
进行检测。(4)本专利技术所涉及荧光探针能选择性检测水相中的Al
3+
，且灵敏度较高，在自然环境以及生物体系等诸多领域具有很好的应用前景。
附图说明
[0013]图1罗丹明B乙二胺(RB)的1H NMR图谱(CDCl3，400MHz)
[0014]图2罗丹明B乙二胺(RB)的ESI质谱图
[0015]图3化合物羧甲基纤维素(CM)、罗丹明B乙二胺(RB)和荧光探针RBCMC的傅里叶变换红外光谱图
[0016]图4化合物羧甲基纤维素(CM)、罗丹明B乙二胺(RB)和荧光探针RBCMC的1H NMR图谱(CDCl3，400MHz)
[0017]图5(A)CMC和(B)RBCMC的XPS全谱图；(C)CMC和(D)RBCMC的C1s峰的高分辨谱图
[0018]图6(A)不同阳离子(100μM)与RBCMC溶液(2.0mg/mL)混合后的紫外吸收谱图，(B)RBCMC(3.0mg/mL)在不同阳离子溶液(100μM)中的荧光发射光谱。小插图：RBCMC溶液与RBCMC+Al
3+
溶液的比较(a)白光条件下(b)365nm紫外光条件下
[0019]图7探针RBCMC对Al
3+
的响应时间图
[0020]图8探针RBCMC在含有(A)不同阳离子、(B)阴离子的溶液中的荧光光谱
[0021]图9(A)水溶液中Al
3+
浓度增加时RBCMC(3.0mg/mL)的荧光光谱(B)根据上述荧光滴定的测试结果结合Benesi
‑
Hildebrand方程进行线性拟合(C)最低检出限计算
[0022]图10(A)不同浓度Al
3+
在RBCMC水凝胶中的荧光强度(B)RBCMC水凝胶的最大荧光强度与Al
3+
浓度的线性拟合曲线。插图：不同浓度Al
3+
的RBCMC水凝胶图片(a)白光条件下(b)365nm紫外光条件下
[0023]图11 RBCMC水凝胶对自然水体中Al
3+
离子的检测结果
具体实施方式
[0024](一)荧光探针RBCMC的合成及结构表征
[0025](二)荧光探针RBCMC对Al
3+
的选择性响应能力
[0026](三)探针RBCMC对Al
3+
的响应时间
[0027](四)探针RBCMC对Al
3+<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测Al
3+
离子的罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC，其结构如下2.一种用于检测Al
3+
离子的罗丹明B接枝羧甲基纤维素荧光探针RBCMC的制备方法，包括以下步骤：将罗丹明B(960mg，2mmol)溶解在含有40mL无水乙醇中，并缓慢滴加无水乙二胺(1.3ml，20mmol)；通入氮气，在80℃下反应12小时；用100ml饱和食盐水和100ml1，2
‑
二氯乙烷萃取三次，再通过硅胶柱层析进一步纯化，洗脱剂为CH2Cl2∶MeOH＝97∶3(体积比)，得到产物罗丹明B乙二胺(RB)960mg，产率90％；将羧甲基纤维素钠CMC溶解在去离子水中，搅拌12小时至完全溶解，制备100mL CMC(2mg/mL)溶液；通过盐酸溶液调节pH值至5，并加入1
‑
乙基
‑
(3
‑
二...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚春，黄杰，王星，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：