氧化石墨烯及功能化石墨烯用于盐酸倍他洛尔检测

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背景石墨烯以其独特优良的物理和化学性质,在化学传感器、生物检测、功能材料等研究领域得到广泛发展与应用。氧化石墨烯是石墨烯一种重要的衍生物,具有较大的π共轭体系,可以通过π-π共轭堆积作用吸附具有芳香结构的荧光物质,被氧化石墨烯吸附后发生荧光能量共振转移而产生荧光猝灭现象。利用荧光染料和分析物在氧化石墨烯表面的竞争性吸附作用,实现对盐酸倍他洛尔的检测与识别。然而,对于无π-π堆积作用或者弱π-π堆积作用的分子无法利用此方法进行检测。基于此,设计制备环糊精-石墨烯传感器,基于环糊精与与荧光染料和分析物间的竞争包合反应,实现对盐酸倍他洛尔的检测与识别,对比研究功能化与非功能化石墨烯对目标分子的检测。目的(1)通过设计石墨烯荧光传感器,实现血清中盐酸倍他洛尔的检测;(2)通过制备β-环糊精(β-CD)及羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)功能化的石墨烯(rGO)荧光传感器,实现对盐酸倍他洛尔的检测与识别。方法(1)GO通过π-π堆积作用吸附荧光染料(fluorescence dye,FD)形成FD/GO复合物,通过荧光共振能量转移(FRET)而产生荧光猝灭现象。由于荧光染料(罗丹明6G,rhodamine 6G,R6G)和分析物(盐酸倍他洛尔)之间存在着竞争吸附,当荧光染料与GO的吸附强度弱于盐酸倍他洛尔与GO的吸附强度时,荧光染料可以被盐酸倍他洛尔置换出来而显示出荧光,达到荧光“开-关”的现象;(2)采用FT-IR,UV-vis,TGA对所制备的功能化石墨烯(β-CD@rGO和HP-β-CD@rGO)进行表征。在β-CD@rGO和HP-β-CD@rGO分散液中分别加入R6G后,体系荧光会发生猝灭现象;加入盐酸倍他洛尔后,基于β-CD或HP-β-CD与R6G和盐酸倍他洛尔的包合竞争关系,荧光分子被置换出来而显示荧光,测定荧光恢复率实现对盐酸倍他洛尔的检测。结果(1)R6G/GO对胎牛血清中盐酸倍他洛尔检测浓度在1.010.0μmol/L与荧光恢复率(I-I0)/I0呈良好的线性关系;(2)表征结果表明β-CD及HP-β-CD分别成功的修饰到石墨烯上。制备的功能化石墨烯荧光传感器对盐酸倍他洛尔具有很好的检测与识别作用,HP-β-CD@rGO对盐酸倍他洛尔的检测灵敏度优于β-CD@rGO;HP-β-CD@rGO对盐酸倍他洛尔检测浓度在1.010.0μmol/L与荧光恢复率(I-I0)/I0呈良好的线性关系,两种功能化石墨烯荧光传感器对盐酸倍他洛尔的检测定量限为5.0nmol/L。结论(1)R6G/GO荧光传感器可以快速和灵敏地检测胎牛血清中盐酸倍他洛尔的含量。在不同干扰物质的存在下,R6G/GO荧光传感器对检测盐酸倍他洛尔表现出良好的选择性和特异性;(2)功能化石墨烯荧光传感器对盐酸倍他洛尔的检测比非功能化石墨烯荧光传感器具有较强的抗干扰能力,高灵敏度;两种功能化石墨烯均可实现对盐酸倍他洛尔的识别,十四种其它物质对检测几乎无干扰。
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