TPED功能化材料比色檢測水中銅離子.pdf

1、銅離子作為一種生物體內必須的微量元素，不僅是人體內多種酶的輔因子而且能夠參與各種生理性和病理性的活動。在低濃度時，它是維持人體機能正常運作的必需元素。但如果體內銅離子的濃度超標，就會對人體產生毒副作用。已有的研究表明，人體內銅離子過量會導致一系列慢性?。ɡ缣悄虿　⒐谛牟『蛣用}粥樣硬化等），神經系統(tǒng)的紊亂（例如阿茲海默森綜合征），甚至癌癥。也有研究發(fā)現(xiàn)：致瘤的促分裂原活化蛋白激酶的信號傳導和腫瘤的產生都需要銅離子的參與。考慮到銅離子在人

2、體的新陳代謝中扮演著如此重要的角色，世界各國的官方組織對銅離子的濃度進行嚴格的規(guī)定。例如，美國環(huán)境保護局（EPA）和世界衛(wèi)生組織（WHO）就分別規(guī)定20μM和1.5 mg/L作為飲用水中銅離子的最大濃度。
　　目前，對生物體和環(huán)境中銅離子的檢測方法主要依靠大型儀器設備，包括循環(huán)伏安法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子體質譜法等。這些方法雖然測量結果精度高，但是也存在一些缺點，例如儀器設備昂貴，樣品前處理復雜，需要專業(yè)人員的操作并且不

3、適用于銅離子的實地檢測。因此，開發(fā)一種制備簡單、操作方便的方法用于銅離子的快速檢測就顯得尤為重要。比色傳感技術作為一種極具吸引力的技術，因為其制備簡單、成本低廉、數(shù)據(jù)采集便捷并方便攜帶可以用于實地檢測等優(yōu)點而被廣泛研究，被用于氨基酸、有毒氣體和重金屬等的檢測。本文研究制備了γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷（TPED）修飾的氧化鈦（Ti6O11）和介孔硅空心微球（HMS）兩種功能材料，用于對銅離子的特異性吸附，隨后加入銅試劑通過比色法檢測水中

4、所含的銅離子濃度。
　?、僦苽淞艘环N簡單、廉價、高效的功能化試紙用于吸附和檢測銅離子，該試紙具有良好的選擇性和靈敏度。首先，使用商業(yè)濾紙作為基底材料，在濾紙的表面覆蓋一層馬格涅利結構的Ti6O11作為中間層，接著在氧化鈦表面修飾TPED用于銅離子的吸附。在優(yōu)化的條件下，也就是50℃磁力攪拌時，制備出的功能化的濾紙能高效的吸附銅離子，并且自加入銅試劑作為顯色劑后產生明顯的顏色變化。比色檢測的響應值（ΔB值）和銅離子的濃度有良好的線性

5、關系，線性范圍是33.6 nM到39.8μM，檢測下限是33.6 nM。隨后檢測了一系列可能存在的干擾離子并進行了實際水樣的加標試驗，結果證明試紙對銅離子具有很好的選擇性。此外，通過微波輻射法還可以進一步的降低檢測限、擴大線性范圍，檢測下限低至16.8 nM，線性范圍為16.8 nM到0.98 mM。單張直徑1厘米的試紙最終需要20分鐘的吸附達到飽和，計算出單張試紙片飽和吸附銅離子的量為4.5169μg/cm2。因此，通過上述方法制備出

6、的功能化的試紙為銅離子的實際樣品的吸附與檢測提供了一種方法。
　?、诤铣闪艘环NTPED修飾的介孔硅空心微球（HMSs-NHs）作為功能材料用于銅離子的吸附與檢測。首先，在單分散性的聚苯乙烯微球表面覆蓋介孔二氧化硅，移除內核模板后在介孔硅空心微球表面修飾雙氨基，合成出的材料對銅離子的吸附量高達138.58 mg/g。在優(yōu)化了聚苯乙烯微球模板的直徑、介孔二氧化硅層的厚度、介孔的孔徑大小等因素后，制備出的傳感器在加入銅試劑后對銅離子具有