本發(fā)明屬于熒光傳感分析領域，具體涉及一種基于tb-mof的銅離子比率熒光分析方法。

背景技術：

1、銅作為生物生長最重要的微量元素之一，在生物代謝過程中起著至關重要的作用。然而，隨著銅礦開采、金屬加工、含銅化肥和殺蟲劑等的使用，銅也成為一種極具危害性的重金屬污染物。由于銅離子具有環(huán)境持久性、高毒性、高蓄積性等特點，工農業(yè)中含銅廢水的排放對生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。因此，開發(fā)簡單、選擇性強、靈敏度高的銅離子檢測方法對環(huán)境監(jiān)測具有重要意義。

2、目前，電化學、毛細管電泳、固相萃取、紫外分光光度法、熒光光譜法等技術已經實現了銅離子的檢測。其中，熒光光譜法以其操作簡單、響應速度快、靈敏度高的特點引起了研究人員的極大興趣。例如，專利?(cn?114136934?a)?公開了一種包含3-巰基丙酸-磷化銦/硫化鋅殼核量子點的熒光探針，實現了環(huán)境水、飲用水和飲品中痕量銅離子的檢測，具有耗時短、靈敏度高、檢出限低等優(yōu)點。專利?(cn?109187447?a)?公開了利用磁性殼聚糖與量子點組成的復合物進行銅離子定量的分析方法，該方法選擇性好、檢出限低、經處理后可重復使用。專利?(cn?116515483?a)?公開了一種新型熒光“turn-on”型熒光探針——錳摻雜鍺酸鋅納米棒，與含銅溶液反應后熒光恢復，可用于檢測銅離子，具有反應時間短、響應迅速、抗干擾能力強的優(yōu)點。專利?(cn?115073443?a)?公開了一種可視化的熒光增強型銅離子檢測探針，該方法以香豆素結構作為熒光團，以噻二唑結構為識別基團，設計合成亞胺類熒光探針實現銅離子的熒光檢測，該方法合成路線簡捷、靈敏度高、選擇性優(yōu)異。但上述方法均基于單一信號輸出，容易受到儀器本身和外界條件的干擾，導致檢測結果準確度較低。比率熒光探針可以提供雙信號響應，消除信號波動的干擾，彌補單信號檢測的不足。同時，雙信號更利于實現可視化檢測的應用。

3、近年來，發(fā)光鑭系金屬有機框架由于具有較大的?stokes?位移和固有的光學性質，成為構建比率熒光傳感器的有希望的候選材料。作為典型的鑭系金屬有機框架之一，tb-mof具有發(fā)射譜帶銳利、量子產率高、熒光壽命長等突出特點，已被設計用于金屬陽離子、陰離子、藥物、炭疽桿菌、有機小分子等的比率熒光測定。但迄今為止，還沒有基于?tb-mof?建立銅離子比率熒光分析方法的報道。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的問題，本發(fā)明主要目的在于提供一種基于tb-mof的銅離子比率熒光分析方法，該方法利用tb-mof和對苯二酚的發(fā)光性質以及銅離子和對苯二酚之間的氧化還原反應，實現了銅離子的定量檢測，進而通過智能手機輔助實現了銅離子檢測的可視化應用。

2、為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、本發(fā)明提供了一種基于tb-mof的銅離子比率熒光分析方法，包括以下步驟：

4、(1)?tb-mof的制備：稱取1,3,5-苯三甲酸溶于純凈水，五水合硝酸鋱溶于乙醇，并將二者混合均勻；將所得混合液磁力攪拌一段時間后，離心收集白色固體產物；將所得產物用乙醇和水交替洗滌，真空干燥，得到tb-mof的白色固體粉末，并將其溶于去離子水中，得tb-mof水溶液；

5、(2)?工作曲線的繪制：將tb-mof溶液中，依次加入對苯二酚溶液、不同濃度的銅離子標準溶液、緩沖溶液，混合均勻后避光反應，然后檢測熒光強度，計算熒光強度比值；以銅離子濃度為橫坐標，熒光強度比值為縱坐標繪制工作曲線；

6、(3)?實際水樣中銅離子的測定：將處理好的待測樣品代替銅離子標準溶液，使用標準加入法加入銅離子，振蕩使其混合均勻，按步驟?(2)?進行操作，將測得的熒光強度比值代入步驟?(2)?得到的線性方程，即可得待測樣品中銅離子的濃度。

7、進一步的，步驟?(1)?中，所述1,3,5-苯三甲酸和五水合硝酸鋱的質量比為1:0.5~1:5；所述1,3,5-苯三甲酸在純凈水中的濃度為1~10?mg/ml；所述五水合硝酸鋱在乙醇中的濃度為5~20?mg/ml；所述tb-mof水溶液的濃度為0.5?mg/ml。

8、進一步的，步驟?(1)?中，所述磁力攪拌為在室溫下攪拌0.5~2?h。

9、進一步的，步驟?(2)?中，所述tb-mof溶液、對苯二酚溶液的體積比為1:1~1:5；所述對苯二酚溶液和銅離子標準溶液的體積比為1:1~1:5。

10、進一步的，步驟?(2)中，所述對苯二酚溶液的濃度為15~50?μm；所述銅離子標準溶液的濃度為0~100?μm；所述緩沖溶液為tris-hac緩沖溶液，ph為3.3~9.9。

11、進一步的，步驟?(2)?中，所述避光反應為在室溫條件下，反應5~90分鐘。

12、進一步的，步驟?(2)?中，所述熒光強度的檢測過程為：在285?nm激發(fā)波長下，測定體系在300~635?nm范圍內的熒光發(fā)射光譜，記錄338?nm和545?nm處的熒光強度；所述熒光強度比值為 f545/ f338；

13、本發(fā)明提供的分析方法，銅離子的檢測范圍為0.25~100?μm。

14、本發(fā)明還提供了上述銅離子比率熒光分析方法在可視化檢測銅離子中的應用。

15、本發(fā)明首次利用tb-mof作為參比探針，對苯二酚作為響應探針，構建了一種基于tb-mof的銅離子比率熒光傳感平臺，并應用于可視化檢測。1,3,5-苯三甲酸配體敏化金屬中心鋱離子使tb-mof在545?nm處具有顯著的熒光信號，加入對苯二酚溶液后，由于對苯二酚的自身熒光，該體系在338?nm處出現較強的熒光發(fā)射。當銅離子存在時，銅離子可以氧化對苯二酚生成對苯醌，導致338?nm處的熒光強度明顯降低，而tb-mof在545?nm處的熒光強度保持不變。以二者熒光強度比值 f545/ f338為輸出信號，構建銅離子的比率熒光傳感平臺。該傳感平臺對銅離子的線性檢測范圍為0.25~100?μm，檢出限低至0.083?μm。

16、與現有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有如下有益效果：

17、(1)?與單信號熒光探針相比，本發(fā)明利用比率熒光探針檢測銅離子，可克服儀器自身和外界條件的干擾，結果準確度更高。

18、(2)?本發(fā)明提供的檢測銅離子的比率熒光分析方法成本低廉、操作簡單、靈敏度高、選擇性好，可用于實際水樣中銅離子的定量檢測，應用前景較為廣闊。

19、(3)?本發(fā)明將發(fā)光tb-mof用于重金屬環(huán)境分析領域，在銅離子的環(huán)境水樣監(jiān)測方面具有一定的應用價值。

技術特征：

1.一種基于tb-mof的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，步驟?(1)?中，所述1,3,5-苯三甲酸和五水合硝酸鋱的質量比為1:0.5~1:5；所述1,3,5-苯三甲酸在純凈水中的濃度為1~10?mg/ml；所述五水合硝酸鋱在乙醇中的濃度為5~20?mg/ml；所述tb-mof水溶液的濃度為0.5?mg/ml。

3.根據權利要求1或2所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，步驟?(1)?中，所述磁力攪拌為在室溫下攪拌0.5~2?h。

4.根據權利要求1-3任一項所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，步驟?(2)中，所述tb-mof溶液、對苯二酚溶液的體積比為1:1~1:5；所述對苯二酚溶液和銅離子標準溶液的體積比為1:1~1:5。

5.根據權利要求1或4所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，步驟?(2)?中，所述對苯二酚溶液的濃度為15~50?μm；所述銅離子標準溶液的濃度為0~100?μm；所述緩沖溶液為tris-hac緩沖溶液，ph為3.3~9.9。

6.根據權利要求1、4或5所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，步驟?(2)?中，所述避光反應為在室溫條件下，反應5~90分鐘。

7.根據權利要求1、5或6所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，步驟?(2)?中，所述熒光強度的檢測過程為：在285?nm激發(fā)波長下，測定體系在300~635?nm范圍內的熒光發(fā)射光譜，記錄338?nm和545?nm處的熒光強度；所述熒光強度比值為f545/f338。

8.根據權利要求1-7任一項所述的銅離子比率熒光分析方法，其特征在于，所述銅離子的檢測范圍為0.25~100?μm。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的銅離子比率熒光分析方法在可視化檢測銅離子中的應用。

技術總結
本發(fā)明屬于熒光分析技術領域，具體涉及一種基于Tb?MOF的銅離子比率熒光分析方法。本發(fā)明利用Tb?MOF作為參比探針，以具有天然熒光的對苯二酚作為響應探針，組裝成雙發(fā)射的比率熒光探針。當銅離子存在時，銅離子可以氧化對苯二酚生成對苯醌，導致338?nm處的熒光發(fā)射信號明顯降低，而Tb?MOF在545?nm處的熒光強度保持不變，從而構建銅離子的比率熒光傳感平臺。本發(fā)明提供的比率熒光分析方法成本低廉、操作簡單、選擇性好、靈敏度高，可用于環(huán)境水樣中銅離子的定量檢測。此外，該探針還具有比色的能力，從而有利于銅離子的可視化檢測，為銅離子的實時檢測提供一種新的技術手段。

技術研發(fā)人員：朱樹蕓,于虹,趙先恩,劉姝奕,王倩
受保護的技術使用者：曲阜師范大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26