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《石河子大学》 2017年
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多巴胺衍生的Hg~(2+)荧光探针和吸附剂的制备与性能研究

张秀兰  
【摘要】:汞是环境中毒性最大的重金属离子之一,易富集在生物体内,并进入食物链中直接对人类健康造成不可逆损伤。当人体摄入过量的汞就会造成一定的机能损伤,如记忆力衰退、齿龈炎、消化功能障碍、神经性病变等。鉴于汞离子的高毒性,国家规定饮用水中汞的最高含量不能超过0.001 mg/L,工业废水中的总汞含量不能超过0.05 mg/L。因此,对水体中汞离子(Hg2+)含量的实时监测和控制非常重要。荧光法和吸附法分别在检测和去除Hg2+的方法中占有很多的优势,如快速、灵敏、高效等。目前已报道了很多Hg2+荧光探针和吸附剂。但在荧光探针的研究中,很多探针存在着制备过程复杂、需要特殊的仪器设备、耗时、荧光量子效率低、选择性低等缺点。而在吸附剂的发展中,提高吸附剂的吸附性能和选择性仍是需要解决的重点。基于此,如果能通过简单、温和的实验条件合成荧光量子产率高、对Hg2+选择性好的荧光探针,以及提高吸附剂吸附量的同时提高其选择性,将是提高资源综合利用效率最直接的办法。本研究首先基于多巴胺(DA)与间苯二酚(RS)的一步法快速反应生成高荧光量子产率的荧光分子的原理设计了两种对Hg2+具有高选择性响应的荧光探针,再利用DA易氧化自聚合的性质构建了两种基于聚多巴胺(PDA)的高效Hg2+吸附剂。1.研究发现DA与RS在碱性水溶液中能快速反应生成具有高量子产率(QY=72.6%)的荧光分子azamonardine。利用此反应,RS可直接做为探针在5分钟内通过荧光“off-on”开关实现对DA的高选择性和灵敏度检测,检测线性范围很宽:10 n M-20mM,最低检测下限可低至1.8 n M。该反应还成功用于人尿液中DA的定量分析。2.根据DA和RS的反应机理,通过DA和具有RS结构的儿茶素这两种天然多酚之间的一步快速反应合成了一种新型水溶性的荧光探针(C-DA)。C-DA的荧光对Cu(II)和Hg(II)同时具有选择性的猝灭。当在溶液中加入少量Na BH4/植酸,就能分别实现C-DA对Cu(II)和Hg(II)的选择性检测。C-DA对Cu(II)和Hg(II)的线性检测范围分别为:0-10mM和0-8mM,检测下限分别为3.0 n M和102.7 n M,可用于检测工业废水中Cu(II)和Hg(II)是否超标。Cu(II)、Hg(II)与C-DA的作用机制不同,Cu(II)首先将C-DA的儿茶酚羟基氧化成醌,自身被还原成Cu(I),Cu(I)再与儿茶醌以1:1的比例络合;而Hg(II)则和C-DA以1:1的比例直接与儿茶酚羟基络合。3.根据DA和RS的反应机理,在RS骨架结构上引入了氨基噻唑基团,再通过与DA一步快速反应合成了一种具有酸-碱双向响应的Hg2+荧光/比色探针(S3),且S3能通过颜色的变化灵敏的判断水环境的酸碱性。S3在酸性条件下(p H=5.0)具有很强的荧光(QY=26.1%),在碱性条件下(p H=7.5)于425 nm处具有较强的紫外吸收。在酸性和碱性条件下S3可分别通过通过荧光法和比色法实现对Hg2+的高选择性检测,对Hg2+的线性检测范围分别为为0-35mM和0-12mM,检测下限分别为146.3 n M和149.2 n M,与Hg2+的结合比分别为1:2和1:1。通过各项表征,推测了S3与Hg2+的结合机制。基于探针S3对Hg2+检测的双向p H响应性,有望用于各种复杂废水中Hg2+的选择性检测。4.利用多DA能在弱碱性条件下易氧化自聚合的性质及DA的还原性,由氧化石墨烯和DA通过一步法制备了聚多巴胺(PDA)修饰还原石墨烯(RGO)的复合Hg2+吸附剂(RGO@PDA)。并分别从等温吸附、动力学、热力学等方面研究了RGO@PDA对Hg2+的吸附行为,其最大吸附量可达1339mg/g。在此基础上,制备了一种尺寸均一的聚多巴胺纳米微球(PDA NSs)Hg2+吸附剂。Hg2+在PDA NSs表面的吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附量可达2076.81 mg/g。并且该吸附是一个自发、放热的二级动力学过程。PDA NSs在0.1 M的HCl溶液中能完全解吸Hg2+,循环使用5次后,其形貌和吸附量几乎都没有受到影响。该吸附剂有望用于超标废水中Hg2+的高效去除。
【学位授予单位】:石河子大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O657.3;O647.33

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 ;High-selective removal of ultra-low level mercury ions from aqueous solution using oligothymonucleic acid functionalized polyethylene film[J];Science China(Chemistry);2012年10期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 黄美荣;王琳;易辉;李新贵;;废水中汞离子去除方法的研究进展[J];化工环保;2007年02期
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3 通讯员 姚燕燕 记者 胡德荣;我国学者开发独特荧光探针[N];健康报;2011年
4 衣晓峰 金鸥 记者 吴天飞;荧光探针可超早期发现“癌魔”[N];哈尔滨日报;2009年
5 记者 胡晓军 杨力勇 通讯员 刘永胜;渐冻人症有望实现早期诊疗[N];健康报;2015年
6 江其勤;多组分显微荧光探针分析技术成功应用[N];中国石化报;2007年
7 记者 胡德荣;新型荧光探针可筛选高效抗癌化合物[N];健康报;2015年
8 特约记者 郭金明 通讯员 姚化成;大连理工大学研制出SARS病毒快速检测荧光探针[N];光明日报;2003年
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2 周凯;线粒体粘度荧光探针的设计、合成及应用[D];济南大学;2018年
3 杨雪玲;区分检测多种生物硫醇荧光探针的设计、合成及其生物应用[D];济南大学;2018年
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6 杨光鑫;近红外激发荧光探针的构建及对活性小分子的成像检测[D];济南大学;2018年
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