近年来,湖泊、河流等水体富营养化问题层出不穷,影响水质,危害生物体健康。常量元素氮(N)、磷(P)被认为是水体富营养化的主要控制因子,随着“铁限制”理论的提出,微量元素铁与藻类增殖关系也成为水华研究的热点。铁会通过参与藻类多种代谢活动从而直接影响藻类对其它营养元素的吸收利用,被认为是限制浮游植物生长的关键因子。因此,水体中铁离子(Fe3+)检测逐渐引起人们的关注。目前荧光光谱法和电化学分析以可以实现可视检测和现场分析的特点成为Fe3+检测分析的重要方法。基于此,本论文研究制备了对Fe3+具有高选择性的荧光材料,构建了对Fe3+快速响应光/电双信号传感器,即荧光可视化检测与电化学分析相结合,具有荧光可视快速检测和电化学现场准确检测的双重优点,提高了Fe3+检测的灵敏度和线性范围,为复杂环境水体中Fe3+的检测提供了新方法。主要内容如下:1、以水为介质,有机染料四甲基伞型酮(4-MU)、壳聚糖和异硫氰酸荧光素(FITC)为原料,通过一步合成壳聚糖荧光复合材料(Chi-FITC-4MU),构建了一种荧光/电化学双信号传感器(Chi-FITC-4MU/ITO),实现对Fe3+的灵敏和选择性检测。FITC具有良好的荧光性能,壳聚糖有利于材料的固化,4-MU对Fe3+具有特异性选择能力,可显著提高Chi-FITC-4MU对Fe3+检测的选择性。将荧光材料固化在ITO表面,可以实现Fe3+的荧光可视和电化学双信号检测。基于该传感器独特的荧光特性,在1×10-7-1×10-1M浓度范围内,铁可以选择性的引起明显的荧光猝灭,通过荧光光谱检测或者可视化分析可快速实现高浓度Fe3+检测。同时,以Chi-FITC-4MU/ITO为工作电极,结合电化学溶出伏安法,实现了对低浓度Fe3+的高灵敏、快速准确的电化学分析。线性范围为0.1-500 n M,检出限(LOD)为0.0184 n M。此外,该双信号传感器可有效用于实际水样中Fe3+的检测。2、以Fe3+为模板离子,FITC作为荧光信号,采用简单的一步溶胶-凝胶法制备了离子印迹荧光聚合物(Fe3+-IIP)。借助离子印迹技术的高选择性、荧光检测的高灵敏度和可视化分析性能,制备了荧光/电化学双信号铁离子印迹传感器(Fe3+-IIP/ITO)。利用该传感器独特的荧光特性,可以在1×10-9-1×10-1M浓度范围内,根据荧光猝灭的程度来可视化检测Fe3+的浓度,荧光光谱检测检测限为9.12 p M。利用ITO传感器的电化学特性,实现了对低浓度Fe3+的高灵敏、快速分析,线性范围为0.001-200 n M,LOD为0.775 p M。此外,还初步研究了Fe3+含量对于微囊藻生长的影响。该结果将做为基础,以期为水华预警和治理提供数据支持。
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