一種稀土離子液體及其制備方法和在檢測三價(jià)鐵離子中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測水中三價(jià)鐵離子的新技術(shù)，具體屬于一種以稀土離子液體為 熒光探針定性、定量同時(shí)又能快速、高效檢測水中三價(jià)鐵離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵是人體必需的微量元素。水質(zhì)中含有適量的鐵，對人體有益無害；但是，若人體 長期攝入過量的鐵，對人體是有害的。過量三價(jià)鐵會(huì)和人體中的鐵離子結(jié)合，使血液中的鐵 離子含量減少，會(huì)造成人體貧血，頭暈?zāi)垦?。?dāng)水中的含鐵量大于〇. 3mg/L時(shí)，水會(huì)變渾濁， 超過lmg/L時(shí)，水具有鐵腥味。因此在環(huán)境中實(shí)時(shí)檢測鐵離子的濃度具有重要的意義。
[0003] 傳統(tǒng)的定性定量檢測三價(jià)鐵離子的方法有：原子吸收法、比色法、分光光度法，循 環(huán)伏安法等等。但是這些檢測手段需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，同時(shí)還需要繁瑣的樣品處理，無法 迅速快捷的檢測三價(jià)鐵離子濃度，且成本較高。近年來，由于金屬離子熒光探針的高靈敏 度、高選擇性、低檢測限等優(yōu)勢，金屬離子熒光探針的設(shè)計(jì)與合成有很大發(fā)展?，F(xiàn)階段常見 的用于熒光探針的熒光基團(tuán)化合物主要有熒光素，羅丹明B等。但是熒光素為有機(jī)物，微溶 于水，所以在使用過程中需要配合有機(jī)溶劑使用，大部分有機(jī)溶劑易揮發(fā)且有毒，在檢測時(shí) 會(huì)對環(huán)境進(jìn)行二次污染；而羅丹明B經(jīng)老鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)會(huì)引致皮下組織生肉瘤，被懷疑是致 癌物質(zhì)，在檢測時(shí)會(huì)危害檢驗(yàn)員的健康，所以在生產(chǎn)與使用時(shí)均有諸多不便。
[0004] 由于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑揮發(fā)性強(qiáng)、不易保存且對環(huán)境有害，科學(xué)工作者們逐漸把傳統(tǒng) 的有機(jī)溶劑歸類為危害大的化學(xué)物質(zhì)之中。在推崇綠色化學(xué)的今天，我們亟待找出一種新 的對環(huán)境友好的綠色溶劑來替代傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑。
[0005] 離子液體是完全由有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子所構(gòu)成的鹽類，在室溫或者室 溫附近溫度下呈液體狀態(tài)，具有高的熱穩(wěn)定性，幾乎為零的蒸氣壓，結(jié)構(gòu)和性能的可設(shè)計(jì) 性，正是因?yàn)檫@些優(yōu)越性，使得離子液體具有特殊功能與特性，而離子液體作為近十幾年來 發(fā)展起來的新型綠色溶劑，其可替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑且環(huán)境友好，完全滿足綠色化學(xué)發(fā)展的 需要，并且已在眾多研宄領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。
[0006] 以稀土離子液體為熒光探針檢測水中三價(jià)鐵離子還未被報(bào)道過，且離子液體水溶 性好，在檢測過程中無需添加有機(jī)溶劑，因此該環(huán)境友好型熒光探針具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明首次將稀土離子液體應(yīng)用于水中三價(jià)鐵離子的檢測，可迅速高效識(shí)別水中 三價(jià)鐵離子，靈敏度高、檢測效果好，并且是環(huán)境友好型綠色溶劑。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] 一種稀土離子液體，其化學(xué)式為[C4mim][Dy(NO3)4],結(jié)構(gòu)式如（I)所示：
[0010]
[0011] 上述的稀土離子液體的制備方法，包括如下步驟：
[0012] 1)中間體1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽的合成
[0013] 用硅油油浴加熱使N-甲基咪唑升溫至50°C，再用恒壓滴液漏斗將溴代丁烷逐滴 加入到盛有N-甲基咪唑的三口燒瓶中，滴加完成后，在50°C-60°C攪拌回流反應(yīng)40-50h，冷 卻，過濾，用乙腈和乙酸乙酯的混合液進(jìn)行重結(jié)晶，得中間體1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽；
[0014] 2)中間體1- 丁基-3-甲基咪唑硝酸鹽的合成
[0015] 在20°C避光條件下將AgNO3溶解在甲醇中，然后加入1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽的 甲醇溶液，強(qiáng)力攪拌條件下避光反應(yīng)l_2h，過濾，取濾液，用甲醇洗滌沉淀，收集濾液，合并 濾液，旋轉(zhuǎn)蒸出濾液中的甲醇，真空干燥，得中間體1-丁基-3-甲基咪唑硝酸鹽；
[0016] 3)稀土離子液體熒光探針的合成
[0017] 取中間體1- 丁基-3-甲基咪唑硝酸鹽和Dy(NO3) 3WH2O,加入乙腈，70-90°C下，攪 拌反應(yīng)2-3h，緩慢冷卻至室溫，旋轉(zhuǎn)蒸出乙腈，真空干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0018] 上述的稀土離子液體作為熒光探針在檢測三價(jià)鐵離子中的應(yīng)用。特別是檢測水中 三價(jià)鐵離子。
[0019] 稀土離子液體作為熒光探針檢測三價(jià)鐵離子的方法，包括如下步驟：配置稀土 離子液體的水溶液作為標(biāo)準(zhǔn)檢測液；準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)檢測液，固定熒光檢測的激發(fā)波長為 325nm，向標(biāo)準(zhǔn)檢測液中準(zhǔn)確加入待測樣品后，測定熒光強(qiáng)度變化。
[0020] 優(yōu)選的，所述的標(biāo)準(zhǔn)檢測液的濃度為：l-2mol/L稀土離子液體的水溶液。
[0021] 本發(fā)明，固定熒光檢測的激發(fā)波長為325nm，通過觀察熒光光譜在480nm處的熒光 峰是否大幅度下降來判斷待測液中是否含有三價(jià)鐵離子。當(dāng)熒光光譜在480nm處的熒光峰 下降50%以上時(shí)，判斷待測液中含有三價(jià)鐵離子。
[0022] 同時(shí)可在熒光燈下觀察標(biāo)準(zhǔn)檢測液的熒光是否發(fā)生淬滅來判斷待測液中是否含 有三價(jià)鐵離子。如果標(biāo)準(zhǔn)檢測液的熒光發(fā)生淬滅判斷待測液中含有三價(jià)鐵離子。
[0023] 本發(fā)明，利用三價(jià)鐵離子與稀土離子液體熒光探針絡(luò)合前后溶液的熒光變化來檢 測三價(jià)鐵離子。稀土離子液體熒光探針與三價(jià)鐵離子未絡(luò)合前，稀土離子液體熒光探針在 熒光燈下有強(qiáng)烈熒光且熒光顏色為黃色，加入三價(jià)鐵離子后，稀土離子液體熒光探針與三 價(jià)鐵離子絡(luò)合，稀土離子液體熒光淬滅。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 1.在熒光燈下通過肉眼可以看出熒光探針對于三價(jià)鐵元素的響應(yīng)，瞬時(shí)即可完成 檢測，離子液體水溶性極好，無需使用有機(jī)試劑溶解，測試樣品無需處理，檢測過程方便快 捷。
[0026] 2.在定性的同時(shí)，還可定量檢測三價(jià)鐵的濃度。
[0027] 3?水中其他金屬離子，如：Zn2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+、Co2+、Ni3+、Cr3+、Ca2+、Fe2+、Cu21#* 離子液體探針識(shí)別三價(jià)鐵離子無影響。
[0028] 4.本發(fā)明，離子液體合成周期短，產(chǎn)率高，可以大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。
[0029] 5.本發(fā)明，離子液體為環(huán)境友好型綠色溶劑，符合綠色化學(xué)思想。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明稀土離子液體作為熒光探針對不同金屬陽離子響應(yīng)的熒光光譜圖。
[0031] 圖2是本發(fā)明稀土離子液體作為熒光探針對不同金屬陽離子在480nm處響應(yīng)的熒 光柱狀圖。
[0032] 圖3是本發(fā)明稀土離子液體作為熒光探針對不同濃度三價(jià)鐵離子響應(yīng)的熒光光 譜圖。
[0033] 圖4是本發(fā)明稀土離子液體作為熒光探針對不同濃度三價(jià)鐵離子在480nm處響應(yīng) 的熒光柱狀光譜圖。
[0034]圖5是本發(fā)明稀土離子液體作為熒光探針定量檢測三價(jià)鐵濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，應(yīng)理解以下實(shí) 施目的在于更好地闡述本發(fā)明的內(nèi)容，而不是對本發(fā)明的保護(hù)范圍產(chǎn)生任何限制。
[0036] 實(shí)施例1稀土離子液體的合成
[0037] 1)中間體1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽的合成
[0038] 將N-甲基咪唑與溴代丁烷先分別進(jìn)行減壓蒸餾，待用。
[0039] 用硅油油浴加熱使N-甲基咪唑升溫至50°C，再用恒壓滴液漏斗將溴代丁烷逐滴 加入到盛有N-甲基咪唑的三口燒瓶中，