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异硫氰酸荧光素氢离子化学传感器的研制和应用

马丽英  
【摘要】:近年来,非玻璃型pH化学传感器的研究非常活跃,但通常情况下,传感器的检测范围较小,同时,指示剂的渗漏直接影响传感器的使用寿命,从而限制传感器的应用。拓展原有指示剂的响应范围、选择新的指示剂和固定方法是当今传感器研究的重要内容之一。本文第一部分综述了氢离子传感器的发展历程和现状,对氢离子化学传感器,尤其是光化学氢离子传感器,从指示剂及载体的选择和固定等多个方面进行了总结。文章第二部分,首次较为详细地考察了异硫氰酸荧光素(FITC)在水溶液中的光谱化学性质,着重研究了溶液pH对FITC光谱性质的影响。实验发现,溶液中的氢离子浓度或pH值不仅影响FITC的吸收光谱,同时更显著地影响其激发光谱和发射光谱,在不同的酸度下,FITC具有不同的最大吸收波长、不同的最大激发波长和荧光发射波长。高浓度盐酸溶液中,FITC在300nm激发,于364nm处发射荧光;低浓度盐酸溶液中,300nm的激发波长下,除364nm的发射峰以外,在520nm处也存在发射,但此处的发射强度较小;在弱酸性溶液中,于440nm和490nm处出现两个激发峰,这两个波长激发下的FITC均在520nm发射;而在中性或碱性溶液中,荧光激发和发射波长都只有一种,分别位于490nm和520nm。异硫氰酸荧光素的相对荧光强度显著地依赖于溶液中的氢离子浓度,以490nm/520nm分别作激发发射波长时所测量的相对荧光强度,在整个pH区域相关于溶液中的氢离子浓度,pH1-10的范围内,相对荧光强度随着pH值的升高而增加,pH=10时达到最高点,之后,在pH10-13范围内逐渐下降。异硫氰酸荧光素是荧光素衍生物的一种,根据FITC与荧光素光 山东师范大学硕十研究生毕业论文 谱化学性质的相似性,参照荧光素的结构,指出了异硫氰酸荧光素在 水溶液中存在的各种型体及其化学结构,分析了异硫氰酸荧光素各种 光谱现象产生的原因。文章第三部分,利用FITC对氢离子的敏感响 应,用液体石蜡包埋,通过溶剂蒸发镀膜的方法,将异硫氰酸荧光素 固定在玻璃片表面,制成了固体荧光氢离子化学传感器。对传感器的 响应性能、响应速度、试剂渗漏、使用寿命等方面进行了评价,并实 验研究了温度、F工TC固定液浓度对传感器响应性能的影响。实验发 现,该传感器的最大激发波长25Onm,最大发射波长分别位于362nm 和52Onm,362nm发射波长处的相对荧光强度比52Onm处强得多;以 25Onm/362nm分别作激发发射波长,传感器在整个pH范围内响应于 溶液中的氢离子浓度,而且在pHI一5范围内,传感器的相对荧光强度 与溶液pH呈现良好的线性关系;pH值从2变化到5,响应时间小于 45;将传感器放入pH=5的水溶液中连续浸泡三个小时观察不到明显 的试剂泄漏;传感器在室温下暗处放置,对氢离子的响应性能至少保 持70天不变;温度对传感器的响应性能存在较大的影响,传感器适 合于36℃以下溶液pH值的测量;FITC固定液浓度对传感器的响应性 能影响不大。 该传感器采用新的指示剂固定方法,其主要优点是制作简单,响 应速度快,检测范围宽,并具有较长的使用寿命。将传感器应用于废 水、雨水、和尿样pH值的测定,检测灵敏度△pH成0.OZpH。 关键词:氢离子化学传感器异硫氰酸荧光素 分类号:0659.38 一一一一一一---一---~~~


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