阅读说明：本技术 基于金纳米簇AuNCs@APAP的荧光增强体系及其应用 (Fluorescence enhancement system and its application based on gold nanoclusters AuNCs@APAP ) 是由 王治科 张柏爽 韩全洲 王全坤 叶存玲 范顺利 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于金纳米簇AuNCs@APAP的荧光增强体系及其应用,属于荧光分析技术领域。本发明的技术方案要点为：1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑或4-甲基咪唑能够显著增强金纳米簇AuNCs@APAP的荧光强度进而构建基于金纳米簇AuNCs@APAP的荧光增强体系,荧光强度增加6.6-6.9倍,构建的荧光增强体系能够成功用于地表水样中2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度的选择性测定。本发明构建的基于金纳米簇AuNCs@APAP的荧光增强体系对2,4-二硝基酚和4-硝基酚均具有特异性响应能力,并由此构建了选择性强、灵敏度高且抗干扰能力强的测定2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度的方法,该荧光增强体系有望在水样检测中得到推广应用。(The invention discloses a kind of fluorescence enhancement systems and its application based on gold nanoclusters AuNCs@APAP, belong to fluorescence analysis field.Technical solution of the present invention main points are as follows: 1,2- methylimidazole, 2-methylimidazole or 4-methylimidazole can significantly increase the fluorescence intensity of gold nanoclusters AuNCs@APAP and then construct the fluorescence enhancement system based on gold nanoclusters AuNCs@APAP, fluorescence intensity increases 6.6-6.9 times, the fluorescence enhancement system of building can be used successfully to the selective determination of 2,4- dinitrophenol dinitrophenolate and 4- nitrophenols concentration in earth's surface water sample.The fluorescence enhancement system based on gold nanoclusters AuNCs@APAP that the present invention constructs is to 2,4- dinitrophenol dinitrophenolate and 4- nitrophenols all have specificly-response ability, and thus construct selective strong, high sensitivity and strong antijamming capability measurement 2, the method of 4- dinitrophenol dinitrophenolate and 4- nitrophenols concentration, the fluorescence enhancement system are expected to be widely applied in water sample detection.)

基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系及其应用

技术领域

本发明属于荧光分析技术领域，具体涉及一种基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系及其应用。

背景技术

在分析化学领域，荧光分析法得到了极大的关注，广泛应用于环境、生命科学和材料科学等许多领域。但是有些荧光分子的量子产率比较低，严重降低了分析方法的灵敏度。因此，进一步提高荧光强度是提高分析检测灵敏度的重要方法。

金纳米簇由于具有较好的光稳定性、低毒性等诸多优点，在分析、催化、生物成像等领域都有广泛应用，但也存在着量子产率低的缺陷。因此，增强金纳米簇的荧光强度，提高检测灵敏度，是进一步拓展金纳米簇应用范围的必然环节。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种选择性强、灵敏度高且抗干扰能力强的基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系，该荧光增强体系针对本课题组曾经以对乙酰氨基酚（APAP）为还原剂和保护剂合成的金纳米簇（[email protected]），1,2-二甲基咪唑（1,2-MIm）、2-甲基咪唑（2-MIm）或4-甲基咪唑（4-MIm）能够显著增强上述金纳米簇[email protected]的荧光强度，荧光强度增加6.6-6.9倍，同时构建的荧光增强体系能够成功用于地表水样中2,4-二硝基酚（2,4-DNP）和4-硝基酚（4-NP）浓度的选择性测定。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方法，基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系，其特征在于：取0.2mL金纳米簇[email protected]，加入咪唑类化合物，定容至4.00mL，于25℃反应10min得到荧光强度明显增强的基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系，荧光强度增加6.6-6.9倍，其中咪唑类化合物为1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑或4-甲基咪唑中的一种或多种。

优选的，所述1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑的浓度均为0.5mM或2mM。

本发明所述的基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系在选择性测定2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度中的应用，其特征在于具体过程为：

取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，加入待测2,4-二硝基酚，定容至4.00mL，于25℃反应10min，在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度，根据测得的荧光强度并结合线性方程计算得到待测2,4-二硝基酚的浓度；2,4-二硝基酚线性浓度范围为0.375-12.5μg/mL，线性方程为（F₀-F）/F =0.1454C_2,4-DNP -0.0592，C_2,4-DNP为2,4-DNP浓度，单位μg/mL，相关系数R²=0.9927，检出限LOD为0.301μg/mL，2,4-DNP浓度为5μg/mL，平行测定15次，相对标准偏差RSD%为2.37%；

取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，加入待测4-硝基酚，定容至4.00mL，于25℃反应10min，在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度，根据测得的荧光强度并结合线性方程计算得到待测4-二硝基酚的浓度；4-硝基酚线性浓度范围为0.375-25μg/mL，线性方程为（F₀-F）/F =0.1935C_4-NP -0.1018，C_4-NP为4-NP浓度，单位μg/mL，相关系数R²=0.9939，检出限LOD为0.246μg/mL，4-NP浓度为5μg/mL，平行测定15次，相对标准偏差RSD%为3.21%。

本发明所述的基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系在选择性测定地表水样中2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度中的应用，其特征在于：取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，加入过滤后的地表水样，定容至4.00mL，于25℃反应10min，在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度，所测定的地表水样中未检测出2,4-二硝基酚和4-硝基酚，2,4-二硝基酚和4-硝基酚加标回收的相对标准偏差为0.51%-2.82%之间和0.14%-3.20%之间以及加标回收率为96.28%-103.82%和97.91%-106.13%之间，表明构建的基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系能够用于选择性测定地表水样中的2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度。

本发明构建的基于金纳米簇[email protected]的荧光增强体系对2,4-二硝基酚和4-硝基酚均具有特异性响应能力，并由此构建了选择性强、灵敏度高且抗干扰能力强的测定2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度的方法，该荧光增强体系有望在地表水样2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度检测中得到推广应用。

附图说明

图1是咪唑化合物种类对[email protected]荧光增强体系荧光增强的影响。

图2是2,4-二硝基酚对不同咪唑类化合物[email protected]荧光增强体系的荧光猝灭效果比较。

图3是 [email protected]荧光增强体系对酚类选择性和抗干扰性能。

图4是 [email protected]荧光增强体系对金属选择性和抗干扰性能。

图5是酚类对[email protected]荧光增强体系测定4-硝基酚的干扰。

图6是金属离子对[email protected]荧光增强体系测定4-硝基酚的干扰。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

[email protected]荧光增强体系

取0.2mL金纳米簇[email protected]，分别加入一定量不同种类的咪唑类化合物，定容至4.00mL，于25℃反应10min。考察的咪唑类化合物的种类有：咪唑（Im），1-甲基咪唑（1-MIm），2-甲基咪唑（2-MIm），1,2-二甲基咪唑（1,2-MIm），1-乙烯基咪唑（1-VIm），咪唑的浓度分别为0.5mM和2mM。测定咪唑类化合物加入前后混合体系的荧光强度分别为I₀和I，计算I/I₀值。

图1是咪唑类化合物种类对[email protected]体系荧光增强的影响。由图1可知，1,2-二甲基咪唑（1,2-MIm），2-甲基咪唑（2-MIm）和4-甲基咪唑（4-MIm）能够显著增强金纳米簇[email protected]的荧光强度，荧光强度增加6.6-6.9倍。

分别加入不同种类的咪唑类化合物，浓度均为0.5mM，0.2mL金纳米簇[email protected]和0.5mL、100μg/mL 2,4-二硝基酚，在25℃条件下反应10min。测定不同种类的咪唑类化合物[email protected]荧光增强体系中加入2,4-二硝基酚前后的荧光强度，计算F_o/F值。图2为2,4-二硝基酚对不同咪唑类化合物[email protected]荧光增强体系的荧光猝灭效果，由图2可知，2,4-二硝基酚更能有效猝灭4-甲基咪唑[email protected]构建的荧光增强体系。

测定2,4-二硝基酚和4-硝基酚

取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，分别加入一定量的2,4-二硝基酚，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度；2,4-二硝基酚线性浓度范围为0.375-12.5μg/mL，线性方程为（F₀-F）/F =0.1454C_2,4-DNP -0.0592，C_2,4-DNP为2,4-DNP浓度，单位μg/mL，相关系数R²=0.9927，检出限LOD为0.301μg/mL。2,4-DNP浓度为5μg/mL，平行测定15次，相对标准偏差（RSD%）为2.37%。

取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL 10mM 4-MIm，分别加入一定量的4-硝基酚，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度；4-硝基酚线性浓度范围为0.375-25μg/mL，线性方程为（F₀-F）/F =0.1935C_4-NP -0.1018，C_4-NP为4-NP浓度，单位μg/mL，相关系数R²=0.9939，检出限LOD为0.246μg/mL。4-NP浓度为5μg/mL，平行测定15次，相对标准偏差（RSD%）为3.21%。

测定方法的选择性和抗干扰性能

为了考察 4-MIm增强的[email protected]荧光增强体系（[email protected]）对有机物的选择性以及对测定2,4-DNP的干扰，取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL 10mM 4-MIm，分别加入一定量的2,4-DNP或者酚类及其类似物（2-硝基酚（2-NP）、3-硝基酚（3-NP）、4-硝基酚（4-NP）、邻氨基苯酚（OAP）、间氨基苯酚（MAP）、对氨基苯酚（PAP）、对乙酰氨基酚（APAP）、邻苯二酚（CC）、苯甲酸（BA）、双酚A（BPA）），浓度均为10μg/mL，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度。同时考察了酚类及其类似物与2,4-DNP共存，且浓度均为10μg/mL时，对2,4-DNP测定的干扰。图3为[email protected]荧光增强体系对酚类选择性和抗干扰性能。由图3可知，2,4-二硝基酚（2,4-DNP）和4-硝基酚（4-NP）能有效猝灭[email protected]荧光增强体系荧光，考察的其它酚类及其类似物却不能有效猝灭[email protected]荧光增强体系荧光。这说明[email protected]荧光增强体系对2,4-二硝基酚（2,4-DNP）和4-硝基酚（4-NP）特异性响应，具有很强的选择性。而且除了4-硝基酚（4-NP）和苯甲酸（BA）干扰对2,4-二硝基酚（2,4-DNP）的测定外，考察的其它酚类及其类似物对2,4-二硝基酚（2,4-DNP）的测定几乎没有干扰。

为了考察 4-MIm增强的[email protected]荧光增强体系（[email protected]）对金属离子的选择性以及对测定2,4-DNP的干扰，取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，分别加入一定量的2,4-DNP或者金属离子（Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Bi³⁺），2,4-DNP浓度为10μg/mL，金属离子浓度为125μM，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度。同时考察了金属离子与2,4-DNP共存，2,4-DNP浓度为10μg/mL，金属离子浓度为125μM，对2,4-DNP测定的干扰。图4为[email protected]荧光增强体系对金属选择性和抗干扰性能。由图4可知，Fe³⁺、Pb²⁺、Cu²⁺能使[email protected]荧光增强体系荧光一定程度上猝灭，对2,4-DNP的测定有一定的干扰，通过加入焦磷酸根可以掩蔽 Fe³⁺的干扰。其它金属离子Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Bi³⁺几乎不能使[email protected]荧光增强体系荧光猝灭，对2,4-DNP的测定几乎没有干扰。

为了考察 4-MIm增强的[email protected]荧光增强体系（[email protected]）测定4-硝基酚的抗干扰性能，分别考察干扰物如2-硝基酚（2-NP）、3-硝基酚（3-NP）、4-硝基酚（4-NP）、邻氨基苯酚（OAP）、间氨基苯酚（MAP）、对氨基苯酚（PAP）、对乙酰氨基酚（APAP）、邻苯二酚（CC）、苯甲酸（BA）、双酚A（BPA））与4-硝基酚（4-NP）对测定4-硝基酚（4-NP）的干扰。取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，4-硝基酚（4-NP）和干扰物的浓度均为20μg/mL，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度。图5为酚类对[email protected]荧光增强体系测定4-硝基酚的干扰。由图5可知，2,4-二硝基酚和苯甲酸对4-硝基酚的测定有一定干扰，其余酚类及其类似物几乎不干扰对4-硝基酚的测定。

分别考察金属离子（Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Bi³⁺）对测定4-硝基酚的干扰。取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，4-硝基酚浓度为20μg/mL，金属离子浓度为125μM，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度。图6为金属离子对[email protected]荧光增强体系测定4-硝基酚的干扰。由图6可知，Pb²⁺和Cu²⁺对测定4-硝基酚略有干扰，Fe³⁺干扰严重，其它金属离子Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Bi³⁺的存在几乎不干扰4-硝基酚的测定。

实际样品的测定

地表水样过滤后可直接用于测定。取0.2mL金纳米簇[email protected]和0.2mL、10mM 4-MIm，加入一定体积过滤后的地表水样，定容至4.00mL，于25℃反应10min。在激发波长322nm，激发狭缝5nm，发射狭缝5nm，测定混合体系的荧光强度。所测定的四种水样中未检测出2,4-二硝基酚和4-硝基酚。加标回收实验结果见表1和表2。由表1和表2中的相对标准偏差以及加标回收率可知，本发明构建的测定地表水样中2,4-二硝基酚和4-硝基酚浓度的荧光增强体系是可行可靠的。

表1 地表水样中2,4-二硝基酚的加标回收实验

表2 地表水样中4-硝基酚的加标回收实验

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。