[发明专利]荧光硅胶粒子及其用途

说明书

技术领域

本发明一种荧光硅胶粒子及其用途。

背景技术

目前，常见的汞离子检测手段主要是由色谱技术(如高效液相色谱-HPLC)和高度灵敏的元素分析技术(如原子吸收光谱-AAS)共同承担的。但这些分析手段在实际应用中既昂贵又繁琐，且常常需要特殊的实验仪器。荧光传感检测技术应用于过渡金属及重金属离子的检测，可实现微环境的原位、实时检测，已经得到了广泛的应用。

而环境中的重金属离子的分离方法，主要有离子交换法、化学沉淀法、氧化/还原沉降法、膜过滤法和吸附法等。这些方法大部分需要较高的投资费用、操作成本以及复杂的预处理操作过程。

Jong Hwa Jung等报道了把小分子探针共价结合到硅胶纳米管表面上，用于重金属(如Hg²⁺、pb²⁺和Cu²⁺等)的检测与分离(Adv.Funct.Mater.2007，17，3441；Chem.Lett.2007，36，360；Chem.Mater.2006，18，4713等；)。但是这些非均相传感器的灵敏度在0.01mM左右，而在实际的环境检测中，待测体系中重金属离子(特别是Hg²⁺)通常是痕量的，其含量仅在0.01μM～1μM。因此，研制新型的、用于分离和检测环境中痕量重金属离子的荧光硅胶粒子就成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种荧光硅胶粒子；

本发明的目的之二在于，提供一种上述荧光硅胶粒子的用途。

本发明所说的荧光硅胶粒子，其由式I或式II所示化合物通过“共价嫁接”至纳米级二氧化硅粒子表面而得到；

其中：式I或式II所示化合物由J.AM.CHEM.SOC.2004，126，2272(具体结构如实施例1中式A所示)中所报道的化合物经有机硅烷化试剂三乙氧基(3-异氰酸酯基丙基)硅烷修饰后获得。

在本发明一个优选的技术方案中，纳米级二氧化硅粒子在被共价嫁接前需被活化，即在100℃～150℃及真空条件下，静置12-24小时。

在本发明的另一个优选技术方案中，选用粒径(直径)为20nm～50nm，且表面羟基含量为0.1mmol/g～0.5mmol/g的二氧化硅粒子。

本发明所述的荧光硅胶粒子可以用于痕量Hg²⁺(Hg²⁺的含量在10^-8M数量级)的检测和分离。

附图说明

图1为本发明所述荧光硅胶粒子结构示意图

其中：1—二氧化硅纳米粒子；2—共价嫁接的式I或式II所示化合物的部分(FLUO.)

图2为荧光硅胶粒子和硅烷化修饰的有机小分子探针的激发图谱和发射荧光图谱。

其中：A—硅烷化修饰有机小分子探针的激发图谱，B—荧光硅胶纳米粒子的激发图谱；

a—硅烷化修饰有机小分子探针的发射图谱，b—荧光硅胶纳米粒子的发射图谱。

图3为荧光硅胶粒子分离汞离子(Hg²⁺)荧光光谱示意图。

其中：a—荧光硅胶粒子+含Hg²⁺水溶液；

      b—新的荧光硅胶粒子+第一次滤液(a体系过滤掉粒子所得滤液)；

      c—新的荧光硅胶粒子+第二次滤液(b体系过滤掉粒子所得滤液)；

      d—新的荧光硅胶粒子+第三次滤液(c体系过滤掉粒子所得滤液)；

      e—新的荧光硅胶粒子+第四次滤液(d体系过滤掉粒子所得滤液)。

图4为荧光硅胶粒子在纯水中的荧光光谱图。

其中：1—荧光硅胶粒子+纯净水；e的图3中所述相同。

图5：荧光硅胶粒子对水中含有不同Hg²⁺离子浓度的荧光响应示意图。

其中：横坐标表示Hg²⁺离子浓度；纵坐标表示“荧光相对强度(％)”

     “荧光相对强度(％)”＝(I-I₀)/I₀×100％

      I—荧光硅胶粒子+含Hg²⁺水溶液的荧光强度；

      I₀—荧光硅胶粒子+纯净水的荧光强度。

具体实施方式

本文中所说的“共价嫁接”其含义是：式I或式II所示化合物中的反应官能团通过反应，以共价键方式与纳米级二氧化硅粒子表面相连接。

一种制备本发明所述荧光硅胶粒子的方法，其包括如下步骤：