论文部分内容阅读
随着经济的高速发展,工业化的程度进一步深化,重金属污染特别是镉离子污染问题日益严峻,镉离子中毒会诱发很多疾病,即使是较低浓度的镉也会对骨骼、脑、肝、肺、肾及生殖系统产生不可逆转的伤害均可产生毒性。发展快速、有效、便捷的镉离子定性定量检测方法对于应对突发污染、保障国民安全具有重要的意义。迄今为止,已有多种检测方法可以实现对镉离子的检出,如原子吸收光谱法、等离子体原子发射光谱、荧光探针法等。其中,原子吸收、原子发射光谱虽然具有较高的灵敏度,但是设备比较昂贵,便携性差,无法在污染水体中实现实时、快速的检测。小分子荧光探针因其检测速度快,操作简单,检测仪器经济、便携的优点,近年来受到了研究人员的广泛关注。但是,目前绝大多数镉离子荧光探针只能在偏中性的环境中检测游离重金属离子,且水溶性较差,在水环境中量子产率低,检测过程需要较多的有机溶剂助溶,极大的限制了荧光探针法的广泛应用。本文将镉离子探针共价接入到两亲性嵌段聚合物中,利用聚合物的自组装行为提高了探针的水分散性,使得镉离子的荧光检测过程可以在纯水体中进行;聚合物自组装产生的非极性微区还可以为探针分子提供一个相对疏水的环境,保障探针分子在水环境中的量子产率,实现高灵敏度的镉离子定性定量检测。论文的研究内容主要分为以下三个部分:（1）以2-甲基-8-羟基喹啉为主要原料经多步有机反应成功合成出了喹啉酰胺型小分子镉离子荧光探针AMQDIPA,详细研究了不同溶剂配比下探针对镉离子的荧光检测性能,以及pH值对检测性能的影响。结果表明,甲醇含量为10%,水含量90%,溶液pH值为4时,探针的稳定性好,且对镉离子表现出了非常好的检测选择性与灵敏度,检测过程抗干扰性较强。利用三倍噪音法,计算得到该探针对镉离子的检测限为2.4×10-9 M。（2）以聚乙二醇单甲醚（PEO2000）改性的大分子链转移剂出发,首先通过可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）,共聚苯乙烯（St）及氨丙基甲基丙烯酰胺（NAPAM）成功制备出了两亲性的PEO45-b-P(St93-co-NAPAM)。接着,利用嵌段聚合物中的氨基与2-(2-（甲醛基喹啉-8-氧代）-N,N-二异丙基乙酰胺的醛基反应,将其共价接入到聚合物基体中。利用核磁共振的方法,标定出荧光探针分子的标记量1.2%。最后,将所得的两亲性嵌段聚合物在水中组装,并详细研究了其对镉离子荧光检测的相关性能。研究结果表明,在pH值为4的水溶液中,PEO-b-PS基镉离子荧光探针可以灵敏检测镉离子,且具有极好的抗干扰性,利用三倍噪音法,计算得到在该聚合物基探针对镉离子的检出限为3.1×10-88 M,检测灵敏度高于中性环境的检出效果。（3）以聚乙二醇单甲醚（PEO2000）改性的大分子链转移剂出发,通过类似的可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）,共聚N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）及氨丙基甲基丙烯酰胺成功制备出了两亲性的PEO45-b-P(NIPAM99-co-NAPAM)。接着,利用嵌段聚合物中的氨基与2-(2-（甲醛基喹啉-8-氧代）-N,N-二异丙基乙酰胺的醛基反应,将其共价接入到聚合物基体中。利用核磁共振的方法,标定出荧光探针分子的标记量1.1%。并对该聚合物基荧光探针在不同条件下的检测性能进行了研究,结果表明,在常温中性水溶液条件下PEO-b-PNIPAM基镉离子荧光探针对镉离子的检出效果最好,且具有一定的选择性和极好的抗干扰性,利用三倍噪音法,计算得到探针对镉离子的检出限为1.5×10-88 M。