一种具有识别Hg^(2+)和ClO^(-)荧光探针的设计和应用

设计合成了一种含双酯基的1,2,3-三氮唑化合物,与罗丹明B酰肼结合生成了具有“开-关”性质的荧光探针(简称L_(2)),应用光谱学表征了L_(2)的物理化学参数。L_(2)分别在DMF/Tris-HCl(1:1,v/v,pH=6.0,20μmol/L)和MeOH(20μmol/L)溶液中对Hg^(2+)和ClO^(-)显示出高选择性和灵敏性;利用荧光和紫外光谱分别测定了L_(2)对19种金属离子和14种阴离子的光学性能。实验表明,Hg^(2+)和ClO^(-)的存在使得L_(2)在585 nm和576 nm均有一个新的发射峰出现;同时伴随着荧光强度明显的增强,溶液体系发生了裸眼能识别的显色变化,表明Hg^(2+)可以将罗丹明分子的酰肼闭环结构转换为开环结构,并以1:2的比例方式生成了一种新配合物,这也被质谱、工作曲线、核磁滴定和TD-DFT计算的结果所证实;L_(2)对Hg^(2+)和ClO^(-)的检测限分别为7.45 nmol/L和0.67μmol/L。此外,生物活性测定显示L_(2)对HeLa细胞有非常低的毒性,并且可用于HeLa细胞中Hg^(2+)和ClO^(-)的细胞成像,表明L_(2)在体内可进行微测定Hg^(2+)和ClO^(-)的巨大潜力。

1,3-氧硫戊环为受体的Hg^(2+)荧光探针的设计、合成及性能

Hg^(2+)是毒性最强的重金属离子之一,会造成空气、土壤和水的污染,严重损害人体健康,开发有效的分析方法检测环境体系中的Hg^(2+)尤为重要。荧光探针因其灵敏度高、选择性好、响应速度快、可实时在线检测等优点,已广泛应用于Hg^(2+)检测。以Hg^(2+)促进硫代缩醛的去保护反应设计合成了一种全新的以1,3-氧硫戊环为受体的开启型Hg^(2+)荧光探针[2-(pyren-1-yl)-1,3-oxathiolane,POX],通过^(1)H NMR、^(13)C NMR和HRMS对POX结构进行表征,考察了POX在CH_(3)CH_(2)OH/H_(2)O中对Hg^(2+)的选择性、竞争性、浓度滴定、pH滴定、时间依赖性、检出限和识别机理等。研究结果表明,POX可在较宽的pH范围内对Hg^(2+)快速识别,并表现出高度的选择性和灵敏度;向POX中加入Hg^(2+)后,在386 nm处出现明显的荧光发射峰,表明POX对Hg^(2+)呈现出显著的荧光“开启”效应,其识别过程几乎不受其他金属离子干扰;荧光滴定实验表明POX在Hg^(2+)浓度为0~6.5μmol·L^(-1)范围内具有良好的线性响应(R^(2)=0.9994),检出限为0.168μmol·L^(-1),在实际水样中检测Hg^(2+)的RSD小于2.92%。由于POX合成简单、原料易得且pH适用范围较广,可作为定性和定量检测环境中Hg^(2+)的潜在工具。

基于点击-去点击化学反应的Hg^(2+)荧光探针检测体系构建

基于杂化罗丹明与巯基化合物之间的点击化学反应及巯基化合物与金属汞离子的配位反应导致的去点击化学反应机理,构建香豆素杂化罗丹明探针-1,3,5-苯三硫酚-Hg^(2+)的三元荧光检测体系。在该体系中,探针能够与1,3,5-苯三硫酚中的巯基基团发生加成反应,破坏探针的共轭结构,从而导致探针的红色荧光猝灭。加入Hg^(2+)后,Hg^(2+)与1,3,5-苯三硫酚通过配位作用结合,使其从探针结构上离去,探针的共轭结构及红色荧光恢复。体系的荧光强度与Hg^(2+)在5×10^(-9)~1×10^(-8)、1×10^(-8)~1.1×10^(-7)mol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为2×10^(-9)mol/L,等倍量的常见重金属离子对Hg^(2+)的特异性识别无干扰。应用于实际饮用水样品中Hg^(2+)含量检测,回收率可达到86.7%~110.2%。

磁性聚氨基噻唑吸附剂脱除水体Hg^(2+)性能

聚多巴胺(PDA)辅助负载聚氨基噻唑(PAT)法制备了磁性颗粒吸附剂Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT。对吸附剂进行了XRD、VSM、TG、SEM、XPS、EDS和Zeta电位等表征分析,考察了吸附剂对Hg^(2+)的吸附性能。结果表明,Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT具有超顺磁性,在pH小于2时Zeta电位为正,pH大于2时Zeta电位为负。在303 K和Hg^(2+)浓度为50 mg/L模拟废水中,当pH为1.3和5.0时,Hg^(2+)的平衡吸附量分别为121.9 mg/g和153.1 mg/g。在强酸(如pH 1.3)和弱酸(如pH 5.0)环境下Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT吸附Hg^(2+)的过程均是自发过程,且符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。强酸环境下(如pH 1.3)Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT吸附Hg^(2+)是焓驱动的放热过程,弱酸(如pH 5.0)环境下是熵驱动的吸热过程。用2 mol/L混酸(盐酸和硝酸摩尔比为1∶1)作为解吸液可使Hg^(2+)解吸率达91%以上。在303 K、pH 1.3、Hg^(2+)浓度20 mg/L条件下,当Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)质量浓度为Hg^(2+)的20倍时,Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT的Hg^(2+)平衡吸附量分别下降了33.2%、32.1%、20.6%、26.7%、21.2%、29.6%、17.8%。在模拟海水下,Hg^(2+)吸附量下降40.9%。Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@PDA-PAT具有较好的Hg^(2+)选择性,具有净化海水脱除重金属的应用潜力。

氨基酸基氮掺杂荧光碳点的制备及饮料中Hg^(2+)的检测

汞离子是一种高毒性的重金属污染物,人体摄入后会带来健康危害,因此控制食品中的汞离子含量非常重要。以柠檬酸为碳源,不同的氨基酸为氮源掺杂,采用一步水热法制备高性能荧光的碳点(CDs),探究不同氨基酸基氮掺杂对碳点荧光量子产率(QY)的影响,以及这些氨基酸基氮掺杂碳点对汞离子的响应。结果显示,不同氨基酸的碳链长度和官能团对CDs的QY有一定的影响。Hg^(2+)能高效猝灭以甘氨酸(Gly)为氮源掺杂的Gly-CDs的荧光,Gly-CDs具有良好的荧光稳定性,在优化的试验条件下,用于Hg^(2+)检测的线性范围为0.00~7.00μmol/L和8.00~60.00μmol/L,检出限为0.20μmol/L。据此构建的荧光探针用于检测实际饮料样品中的Hg^(2+),回收率在90.08%~107.90%。该方法简便、快速、灵敏、适用于饮料中Hg^(2+)的测定。

Hg^(2+)光热传感实验的设计与实践

以问题导向学习(PBL)设计了基于温度信号的Hg^(2+)光热传感综合教学实验。在该教学实验中,学生首先基于机械化学,采用湿法研磨策略,制备了具有高光热转换效率的CuS纳米颗粒(CuS NPs),而后基于CuS NPs与Hg^(2+)的沉淀置换反应诱导的CuS NPs分散液的光热信号变化实现了环境水样中Hg^(2+)的检测。将Hg^(2+)光热传感的科研成果融入实验教学环节,探讨本科化学实验的创新教学设计理念,实现了以科学研究思维来指导设计大学化学创新实验,有助于系统全面地培养学生发现问题及解决问题的能力,同时将有效提升学生的基础知识综合利用与实践创新能力,促进高校本科实验教学改革。

空心多孔金纳米酶的制备及其对Hg^(2+)和Ag^+的比色检测

开发基于纳米酶的重金属离子比色传感分析方法,进而克服纳米酶在近中性p H环境催化活性较低的不足,仍然是当前面临的一项重要挑战.文中通过一步法制备了空心多孔金纳米酶(HPAuNSs),采用TEM,XRD,EDS,XPS等对纳米酶进行了表征,并将HPAuNSs用于Hg^(2+)和Ag^(+)的比色分析检测.结果表明,Hg^(2+)和Ag^(+)的加入均显著增强HPAuNSs在近中性条件下的类过氧化物酶(POX)活性,提高了H_(2)O_(2)的分解速率并加速底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)的氧化反应.利用显色底物TMB氧化后蓝色溶液的颜色变化,成功实现了Hg^(2+)和Ag^(+)的特异性分析检测,检测限分别为7.43nmol·L^(-1)和0.89μmol·L^(-1).构建的纳米酶传感体系打破了纳米酶活性的p H限制,以裸眼可见的溶液体系颜色变化为读出信号,实现了两种重金属离子的检测,为拓宽纳米酶在分析传感领域的应用提供了参考.

介质阻挡放电脱除NO_(x)、SO_(2)和Hg^(0)研究进展

燃煤污染物的排放为环境带来负担,减少燃煤烟气污染是控制大气环境污染的重要措施,脱硫脱硝脱汞则是烟气污染控制的重点。综述现有介质阻挡放电脱除燃煤烟气污染物研究,介绍介质阻挡放电脱除燃煤污染物机理,分析了不同结构介质阻挡放电反应器的放电原理及应用场景,主要包括空间型介质阻挡放电、沿面型介质阻挡放电、共面型介质阻挡放电、填充型介质阻挡放电和两段式介质阻挡放电;归纳了反应器反应参数、气体成分以及气体间的相互作用对脱除NO_(x)、SO_(2)和Hg^(0)的影响。讨论了催化剂协同介质阻挡放电脱除燃煤污染物与单介质阻挡放电脱除污染物的区别。确定高效率脱除NO_(x)、SO_(2)和Hg^(0)的最佳方式。随介质阻挡放电的电压和频率增加,污染物脱除效率呈增加趋势,但频率进一步增加会降低脱除效率。O_(2)在一定范围内可促进NO和Hg的氧化。微量H_(2)O在高能电子作用下产生OH^(-)和HO_(2-),从而促进SO_(2)和Hg氧化;但过量H_(2)O会抑制污染物脱除。NH3能促进NO和SO_(2)的氧化。介质阻挡放电通过激活催化剂表面产生电子和空穴,促进NO、SO_(2)和Hg^(0)的氧化,从而具有更优的污染物氧化性能。

氮掺杂碳点的制备及其在Hg^(2+)测定中的应用研究

以柠檬酸为碳源,尿素、邻菲罗啉、氨水、硫脲、精氨酸为氮源,通过水热法合成了5种氮掺杂荧光碳点。对合成的碳点进行荧光性能表征,测定了每种碳点的最佳激发和发射波长,在最佳发射波长下,利用荧光猝灭对Hg^(2+)进行检测。结果表明,以精氨酸为氮源制备的碳点对Hg^(2+)检测具有较灵敏的响应,其线性范围为0.25~1.5μmol/L。

聚丙烯腈改性及其对Hg^(2+)吸附研究

Hg^(2+)是生态环境中存在的对人体健康危害最大的重金属离子之一。吸附法是一种去除Hg^(2+)最简单高效的方法。因此设计成本低廉、吸附性能好且能循环利用的吸附剂是非常重要的。采用乳液自由基聚合技术制备聚丙烯腈,然后用三乙烯四胺对聚丙烯腈进行改性,得到改性后的聚丙烯腈。以废水中Hg^(2+)为吸附对象,考察不同的实验条件下,改性后的聚丙烯腈对Hg^(2+)的吸附性能。在pH值为6,Hg^(2+)浓度为40 mg/L,即时吸附量q_(t)达到最大;吸附30 min后吸附基本达到饱和。分别用伪一级吸附和伪二级吸附方程动力学模型对实验数据进行拟合,结果表明,用伪二级动力学方程可以更好描述吸附过程,说明三乙烯四胺改性聚丙烯腈对Hg^(2+)的吸附过程受Hg^(2+)扩散和-NH_(2)与Hg^(2+)的配位反应影响,为化学吸附。

Hg^(2+)胁迫下两优培九和武运粳7号水稻幼苗抗性差异的研究

以三叶期的水稻幼苗为材料 ,比较了Hg2 + 污染对杂交稻两优培九和常规稻武运粳 7号的叶绿素含量、类囊体膜光系统Ⅰ (PSⅠ )和光系统Ⅱ (PSⅡ )电子传递活性、细胞膜透性、过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)活性和脯氨酸含量的影响。结果表明 ,随着Hg2 + 处理浓度的增加 ,两优培九和武运粳 7号的叶绿素含量、PSⅠ和PSⅡ的电子传递活性降低 ,而 2者的细胞膜透性、脯氨酸含量升高 ,两优培九的CAT活性、武运粳 7号的POD和CAT活性呈现先升后降的趋势 ,但两优培九的POD活性则呈现升高的趋势。两优培九对Hg2 + 污染的抗性明显大于武运粳 7号。

Cd^(2+)、Hg^(2+)复合污染下金鱼藻的细胞膜脂过氧化和抗氧化酶活性的变化

研究了不同浓度Cd2 + 、Hg2 + 以及二者共同胁迫对金鱼藻O 、MDA含量和抗氧化酶系统的影响 .实验结果表明 :Cd2 + 、Hg2 + 共同作用所产生的毒性效应大于单一Cd2 + 、Hg2 + ,表现为协同作用 .随着Cd2 + 、Hg2 + 浓度的增加 ,O 2 、MDA含量先升后降 ,MDA峰值较O 2 滞后 ;SOD、POD活性先升后降 ,表现为植物的一种抗性机制 ;CAT活性持续下降 ,在清除活性氧自由基过程中作用不明显 .

菹草对Hg^(2+)胁迫的生理和结构应答反应

研究了不同处理浓度Hg2+对菹草叶片矿质营养吸收、叶绿素含量、可溶性蛋白、丙二醛含量、脯氨酸含量、谷胱甘肽含量以及细胞超微结构的毒害影响。结果表明,随着Hg2+浓度的增加,(1)菹草叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量逐渐下降,丙二醛含量和游离脯氨酸含量逐渐上升,谷胱甘肽含量则先升后降;(2)Hg2+对菹草的矿质营养吸收也产生了影响,主要是促进对Ca2+、Fe3+、Mg2+、Zn2+的吸收,降低对大量元素P、K+的吸收;(3)SDS-PAGE蛋白电泳图的条带随Hg2+浓度增加而逐渐减少,亮度也随之减弱,并且在5mg/L和7mg/LHg2+时导致了分子量为83.6kDa和51.3kDa多肽明显丢失;(4)电镜观察发现:随Hg2+浓度的增加,对细胞超微结构的损伤程度也加剧,表现为被膜断裂、消失和叶绿体膨大、解体。Hg2+破坏了菹草正常生理活动的结构基础和离子平衡,并造成功能紊乱。这些都是Hg2+对菹草产生毒害的重要原因。Hg2+对菹草的致死浓度范围应在1～3mg/L。

6- BA对水花生抗氧化酶系 Hg^(2+)毒害的缓解作用

通过外施不同浓度的细胞分裂素类物质 6- BA( 6-苄氨基嘌呤 ) ,对 Hg2 + 污染下的水花生 ( Alternan-thera philoxeroides( Mart.) Griseb.)抗氧化酶系的变化进行了研究 ,结果发现 :不同浓度的 6- BA对重金属毒害均有缓解作用。过氧化物酶 ( POD)、超氧化物歧化酶 ( SOD)、过氧化氢酶 ( CAT)的活性均不同程度的提高 ,丙二醛 ( MDA)及活性氧 ( O· - 2 )含量的增加变慢。表现在外部形态上 ,6- BA延缓了叶片失绿、腐烂过程 ,新根生长受抑制的现象在低 Hg2 + 浓度下也明显缓解 ;不同浓度的 6- BA作用效果不同 :在 Hg2 + 毒害下 ,2× 1 0 - 5mol/L6- BA对 SOD、MDA和 O· - 2 伤害的缓解效果最好 ,而 POD、CAT的破坏在 3× 1 0 - 5mol/L浓度下缓解效果最显著 ;6- BA缓解重金属毒害的作用可能与调节活性氧代谢及蛋白质的表达有关。

Hg^(2+)、Cu^(2+)胁迫下茶菱保护酶系统的防御作用

研究了不同 ρ(Hg2 + )、ρ(Cu2 + )对茶菱 (TrapellasinensisOlive)叶片和根部保护酶系统的影响 ,结果表明 :随 ρ(Hg2 + )、ρ(Cu2 + )的增加 ,膜透性增加 ,根部 μ(O-·2 )、b(H2 O2 )上升 ,λ(SOD)、λ(POD)、λ(CAT)先升后降 .Hg2 + 胁迫下 ,叶片 μ(O-·2 )、b(H2 O2 )、λ(SOD)、λ(POD)先升后降 ,而λ(CAT)下降 ;Cu2 + 胁迫下 ,λ(SOD)先降后升 ,λ(POD)逐渐下降 .茶菱保护酶系统对Hg2 + 的防御作用弱于Cu2 + ,叶的防御作用弱于根 .图 6参

天然锰钾矿吸附水溶液中Hg^(2+)的实验研究

利用粉碎分级的天然锰钾矿去除水溶液中Hg2 + 的实验研究表明 :反应平衡时间约为 2 0小时 ;pH值对其吸附率影响很大 ,在中性 (氯化物在偏碱性 )条件下吸附率较高 ;溶液中阳离子的存在会产生竞争吸附而降低对Hg2 + 的吸附量 ,2价金属离子较 1价金属离子对Hg2 + 竞争干扰明显 ;溶液中Cl- 的存在能明显降低对Hg2 + 的吸附量。对等温吸附曲线的回归分析得出在浓度为5～ 35 0mg/L段能很好地符合Langmuir单吸附位吸附曲线 ,并计算出在该实验条件下其最大理论吸附量为 2 7.6mg/g。解吸实验结果表明 ,在无其他电解质参与的条件下解吸量较少 ,受多种电解质干扰时其解吸率不超过 2 0 %。

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg^2＋的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性,利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性,制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg2+浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg2+的影响,并进一步研究了吸附机理。结果表明,巯基改性沸石吸附Hg2+受pH值、温度的影响较小,吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg2+的化学反应。而天然沸石对Hg2+的吸附主要是离子交换作用,受温度、pH值等的影响较大,随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1 h、巯基改性沸石在0.5 h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmu ir等温吸附模型都表明,巯基改性沸石对Hg2+的吸附能力得到了很大的提高,吸附容量由8.06 mg/g提高到19.88 mg/g,提高了146.65%。

不同浓度Hg^(2+)对睡莲的毒害影响研究

主要研究了 Hg2 + 对睡莲的外部形态及叶绿素含量、过氧化物酶活性、硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量等生理指标的影响。结论是 :Hg2 + 对其外部形态的毒害程度与处理浓度和时间成正相关。 1～ 5mmol/ L处理使叶绿素含量、硝酸还原酶活性上升 ,8～ 1 0 mmol/ L处理则降低 ;1～ 8mmol/ L处理过氧化物酶活性随浓度增加而上升 ,1 0 mmol/ L处理则下降 ,但仍高于对照 ;可溶性蛋白含量随处理浓度增加呈下降趋势 ,超氧阴离子产生速率呈上升趋势。各指标皆表现出明显的剂量 /效应关系。

Hg^(2+)胁迫对浮萍体细胞DNA一级结构和抗氧化酶系的损伤(英文)

主要从DNA一级结构及抗氧化酶系变化两方面 ,研究了Hg2 + 胁迫下浮萍体细胞的损伤。结果表明 :运用随机扩增多态性DNA法 (RandomamplifiedpolymorphismDNA ,RAPD)和DNA梯法 (DNALadder) ,5～ 1 0mg·L- 1 Hg2 +处理组可检测到基因组DNA的明显损伤 ,2 0mg·L- 1 Hg2 + 已导致细胞坏死 ;RAPD法较DNALadder法更灵敏。本文还发现 ,活性氧和抗氧化酶系很可能参与了浮萍体细胞凋亡过程。低浓度的Hg2 + 胁迫可刺激抗氧化酶活性升高 ,以清除体内活性氧 ,而一旦活性氧水平超出一定域值 ,抗氧化酶活性急速下降 。

Fe_3O_4/改性壳聚糖磁性微球对Hg^(2+)和UO_2^(2+)的吸附

利用反相悬浮分散法和聚乙二胺改性制备成Fe_3O_4/壳聚糖磁性微球(PEMCS)以提高其氨基含量。采用X射线衍射(XRD)、红外(IR)、热重分析(TGA)等对其进行了表征,考察PEMCS对Hg^(2+)和UO_2^(2+)的吸附性能。结果表明,其吸附剂粒径小(15—30μm),吸附速率快;当氨基含量6.47mmol/g、pH<3时可选择性分离Hg^(2+)和UO_2^(2+),因Hg^(2+)能与Cl-形成络阴离子(HgCl_3^-),以离子交换机理吸附,而UO_2^(2+)则不能。对Hg^(2+)与UO_2^(2+)的饱和吸附容量q_m(mmol/g)分别为2.19与1.38。动力学数据采用Lagergrent拟合,对Hg2+与UO_2^(2+)的吸附速率常数k_(ad)(min^(-1))分别为0.087和0.055。UO_2^(2+)和Hg^(2+)可用1mol/LH_2SO_4脱附,UO_2^(2+)还可用2mol/LHCl脱附,脱附率>90%。