基于對(duì)曙紅Y和羅丹明B之間的能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)的熒光光譜法測(cè)定痕量錳

崔 英，張 楠

（河南科技學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，新鄉(xiāng)453003）

基于對(duì)曙紅Y和羅丹明B之間的能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)的熒光光譜法測(cè)定痕量錳

崔 英，張 楠

（河南科技學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，新鄉(xiāng)453003）

在pH 5.5的乙酸鹽緩沖溶液中，并在十二烷基苯磺酸鈉的存在下，曙紅Y與羅丹明B之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致羅丹明B的熒光增強(qiáng)；而在40℃溫度條件下，當(dāng)有錳（Ⅱ）存在時(shí)，羅丹明B在波長(zhǎng)576nm處的熒光發(fā)射發(fā)生猝滅現(xiàn)象。進(jìn)一步試驗(yàn)表明，當(dāng)在激發(fā)波長(zhǎng)為508nm和發(fā)射波長(zhǎng)為576nm的條件下，上述熒光猝滅的強(qiáng)度ΔF，即試液中無錳（Ⅱ）及有錳（Ⅱ）存在時(shí)所測(cè)得的熒光強(qiáng)度F1及F2之差，與錳（Ⅱ）的濃度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，檢出限（3s／k）為4.0×10－9mol·L－1。據(jù)此提出了測(cè)定樣品中痕量錳（Ⅱ）的熒光光譜法。應(yīng)用此方法對(duì)同一試樣中痕量錳作了測(cè)定，并以此樣品作基體，用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行回收試驗(yàn)，測(cè)得回收率為106%，樣品測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n＝11）為4.8%。

熒光光譜法；能量轉(zhuǎn)移；曙紅Y；羅丹明B；熒光猝滅；痕量錳（Ⅱ）

錳是人體內(nèi)必需的微量元素，錳缺乏會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常，而錳攝入量過多則可導(dǎo)致中樞神經(jīng)障礙運(yùn)動(dòng)失調(diào)，因此研究痕量錳的測(cè)定方法具有重要意義。錳的測(cè)定方法主要有原子

吸收光譜法［1－2］、催化動(dòng)力學(xué)光度法［3－4］、熒光光譜法［5－6］、化學(xué)發(fā)光法［7－8］、電感耦合等離子體質(zhì)譜法［9－10］和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法［11－12］等。熒光光譜法具有靈敏度高、選擇性好、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在藥物、食品、環(huán)境的痕量分析等多個(gè)領(lǐng)域。有研究者用熒光共振能量轉(zhuǎn)移法測(cè)定錳［13］，效果較好。本工作提出了曙紅與羅丹明B之間能量轉(zhuǎn)移的熒光光譜法測(cè)定痕量錳的方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

PE LS55型熒光分光光度計(jì)；HH－4型恒溫水浴鍋；BS224S型電子分析天平；SG2001型超純水系統(tǒng)；50mL具塞比色管。

錳標(biāo)準(zhǔn)溶液：1.0×10－2mol·L－1，稱取一水合硫酸錳（MnSO4·H2O）0.422 5g置于250mL容量瓶中，用水溶解并定容。

羅丹明B儲(chǔ)備溶液：1.0×10－4mol·L－1。

曙紅Y儲(chǔ)備溶液：1.0×10－4mol·L－1。

十二烷基苯磺酸鈉溶液：1.0×10－3mol·L－1。

所用試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 試驗(yàn)方法

取兩支50mL比色管，分別依次加入1.0× 10－7mol·L－1曙紅Y溶液2.0mL、1.0× 10－5mol·L－1羅丹明B溶液1.0mL，1.0× 10－3mol·L－1十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）溶液1.5mL和pH 5.5的乙酸鈉－乙酸緩沖溶液1.0mL，向其中一支加入1.0×10－2mol·L－1錳標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5mL（催化體系），另一支不加錳標(biāo)準(zhǔn)溶液（非催化體系），均定容至25mL，搖勻，置于40℃恒溫水浴中加熱4min，立即取出用流水冷卻1min，用1cm石英比色皿，在激發(fā)波長(zhǎng)（λex）為508nm，發(fā)射波長(zhǎng)（λem）為576nm處測(cè)定非催化體系的熒光強(qiáng)度（F1）和催化體系的熒光強(qiáng)度（F2），計(jì)算得到熒光猝滅強(qiáng)度（ΔF＝F1－F2）。

2 結(jié)果與討論

2.1 曙紅Y－羅丹明B的能量轉(zhuǎn)移

分子間產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移的條件是給體的發(fā)射光譜與受體的激發(fā)光譜要有相當(dāng)?shù)闹丿B。曙紅Y的最大發(fā)射波長(zhǎng)為537nm，羅丹明B的最大激發(fā)波長(zhǎng)為550nm，二者相差13nm，滿足能量轉(zhuǎn)移的條件。為保證效果，以508nm為激發(fā)波長(zhǎng)，在表面活性劑SDBS存在下，掃描曙紅Y、羅丹明B的熒光光譜，見圖1。

圖1 羅丹明B濃度對(duì)曙紅Y－羅丹明B的能量轉(zhuǎn)移的影響Fig.1 Effect of concentration of RB on the energy transfer between EY and RB

由圖1可知：固定曙紅Y的用量，逐漸增加羅丹明B的用量，537nm處曙紅Y的熒光強(qiáng)度降低，而576nm處羅丹明B的熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，可見兩者之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。

2.2 曙紅Y與羅丹明B濃度對(duì)能量轉(zhuǎn)移效率的影響

試驗(yàn)考察了曙紅Y溶液和羅丹明B溶液的濃度對(duì)能量轉(zhuǎn)移熒光體系的影響，計(jì)算能量轉(zhuǎn)移效率η＝1－F／F0（其中F為受體存在時(shí)給體的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)0為無受體存在時(shí)給體的熒光強(qiáng)度）。結(jié)果表明：隨著羅丹明B溶液濃度的增加，能量轉(zhuǎn)移效率逐漸增大；當(dāng)羅丹明B溶液濃度為2.0×10－5mol· L－1時(shí)，能量轉(zhuǎn)移效率最大。但考慮到儀器限制，試驗(yàn)選擇1.0×10－7mol·L－1曙紅Y溶液用量為2.0mL，1.0×10－5mol·L－1羅丹明B溶液用量為1.0mL。

2.3 反應(yīng)體系條件的選擇

2.3.1 表面活性劑用量

試驗(yàn)考察了SDBS、十二烷基硫酸鈉（SLS）、十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）等3種表面活性劑對(duì)體系ΔF的影響。結(jié)果表明：分別加入1.0× 10－3mol·L－1SDBS溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5mL時(shí)，隨SDBS用量的增加，ΔF逐步增大；SDBS用量為1.5mL時(shí)，ΔF達(dá)到最大，隨后又下降。1.0×10－3mol·L－1SLS溶液用量為0.5～2.0mL時(shí)，ΔF也呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)；SLS用量為1.5mL時(shí)，ΔF達(dá)到最大。1.0×10－3mol·L－1CTAMB溶液用量為2.0mL時(shí)，體系的ΔF達(dá)到最大。綜合比較3種表面活性劑，SDBS的活化效果最好。試驗(yàn)選擇SDBS為體系的表面活性劑，其用量為1.5mL。

2.3.2 緩沖溶液酸度

試驗(yàn)選擇乙酸鈉－乙酸緩沖溶液調(diào)節(jié)體系的酸度，考察了pH 5.0，5.5，6.0，6.5的乙酸鈉－乙酸緩沖溶液和pH 7的水對(duì)體系ΔF的影響。結(jié)果表明：當(dāng)緩沖溶液的pH為5.5時(shí)，體系的ΔF達(dá)到最大。因此試驗(yàn)選擇乙酸鈉－乙酸緩沖溶液的pH為5.5。

2.3.3 加熱時(shí)間

試驗(yàn)考察了加熱時(shí)間分別為2，4，6，8，10，12，14min時(shí)對(duì)體系ΔF的影響，結(jié)果表明：加熱時(shí)間對(duì)ΔF的影響不大，超過4min后ΔF的波動(dòng)比較平穩(wěn)?？紤]到試驗(yàn)效率，選擇加熱時(shí)間為4min。

2.3.4 加熱溫度

試驗(yàn)考察了加熱溫度分別為20，25，30，35，40，45℃時(shí)對(duì)體系ΔF的影響。結(jié)果表明：隨加熱溫度升高，ΔF增加；當(dāng)達(dá)到40℃時(shí)，ΔF最大；隨著溫度繼續(xù)升高，ΔF下降，而且光譜信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)的情況。試驗(yàn)選擇加熱溫度為40℃。

2.4 干擾試驗(yàn)

在優(yōu)化的試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)考察了常見離子對(duì)1.0×10－7mol·L－1錳（Ⅱ）的干擾情況。結(jié)果表明：當(dāng)相對(duì)誤差在±5%以內(nèi)時(shí)，3 000倍的NO3－、SO42－、NH4＋、K＋、Cl－，1 000倍的Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、CO32－，50倍的Ag＋，20倍的Pb2＋、Al3＋，10倍的Cd2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋，5倍的Ni2＋、Co2＋不干擾測(cè)定。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按試驗(yàn)方法對(duì)錳（Ⅱ）的標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行測(cè)定，錳（Ⅱ）的濃度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1范圍內(nèi)與熒光猝滅強(qiáng)度呈線性關(guān)系，線性回歸方程為ΔF＝2.448×108c＋33.19，相關(guān)系數(shù)為0.999 0。

根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）推薦的計(jì)算方法，以3s／k（其中s為空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率）計(jì)算得到方法的檢出限為4.0× 10－9mol·L－1。

2.6 樣品分析

取信陽毛尖經(jīng)濕式消解處理后，按試驗(yàn)方法平行測(cè)定11次，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 樣品中錳（Ⅱ）的分析結(jié)果（n＝11）Tab.1 Analytical result of Mn（Ⅱ）in the sample

［1］ 陳姚，張宏，羅婭君，等.濁點(diǎn)萃?。鹧嬖游章?lián)用法對(duì)微量錳的研究［J］.四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，38（2）：275－279.

［2］ 文婧，孫洪章，盧靜華.火焰原子吸收光譜法測(cè)定針狀石油焦中鉀鉛鎂鋅銅錳［J］.冶金分析，2015，35（3）：46－50.

［3］ 白亮，韓權(quán)，白雪.雙波長(zhǎng)雙指示劑催化動(dòng)力學(xué)光度法測(cè)定茶葉和水中微量錳［J］.理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊(cè)，2015，51（5）：701－703.

［4］ 厲帥，張愛英，肖葳蕤，等.雙波長(zhǎng)雙指示劑催化動(dòng)力學(xué)光度法測(cè)定幾種中藥中的痕量錳［J］.淮北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，36（1）：56－60.

［5］ 李滿秀，張力升，張強(qiáng).CdTe量子點(diǎn)熒光猝滅法測(cè)定錳［J］.冶金分析，2014，34（6）：61－63.

［6］ 張秀芳，陸曉明.熔融制樣－X射線熒光光譜法測(cè)定錳鐵中硅、錳、磷、鉻、鎳和銅［J］.理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊(cè)，2015，51（8）：1110－1112.

［7］ 李薇，葉芝祥，徐婷婷.化學(xué)發(fā)光分析法同時(shí)測(cè)定水中鈷和錳的研究［J］.分析試驗(yàn)室，2008，27（增2）：55－58.

［8］ 謝太平，劉成倫，張立科.流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法測(cè)定廢水中Mn（Ⅱ）［J］.分析試驗(yàn)室，2010，29（6）：78－80.

［9］ 李龍，高曉陽，陳艾亭，等.微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定麻黃中的銅、錳、鋅、鎳［J］.質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2013，34（3）：157－162.

［10］ 張江義，王小菊，李國(guó)敏.微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定食品中的主、微量元素［J］.分析化學(xué)，2014，42（11）：1076－1079.

［11］ 蔡祖成，韓金鳳，張軍.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定硅灰石中鈣鎂鋁鐵錳［J］.冶金分析，2013，33（7）：45－50.

［12］ 高頌，龐曉輝，王桂軍.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定Ti3Al基合金中釩、鉻、錳、鐵、銅、鎳和鋯的含量［J］.理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊(cè)，2015，51（5）：716－718.

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Fluorescent Spectroscopy Determination of Trace Amounts of Manganese Based on the Energy Transfer Between Eosin Y and Rhodamine B

CUI Ying，ZHANG Nan
（College of Resource and Environment，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang453003，China）

In an acetate buffer solution of pH 5.5and in the presence of sodium dodecyl benzene sulfonate，enhancement of fluorescence intensity of rhodamine B was observed due to the occurrence of energy transfer between eosin Y and rhodamine B.It was shown further that when under a temperature of 40℃and in the presence of trace amounts of Mn（Ⅱ），the fluorescence of rhodamine B emilted at 576nm was quenched and that linear relationship was obtained between the magnitude of the fluorescence quenching，ΔF［which is the difference of fluorescence intensity of the test solution without Mn（Ⅱ），F(xiàn)1and of that with Mn（Ⅱ），F(xiàn)2measured atλex＝508nm andλem＝576nm］and the concentration of Mn（Ⅱ）ion in the range of 1.0×10－8－2.0×10－7mol·L－1，with detection limit（3s／k）of 4.0×10－9mol·L－1.Based on these facts，a method of fluorescent spectroscopy determination of trace amount of Mn（Ⅱ）in samples was proposed.Tests for precision and recovery（by standard addition method）were performed by analyzing a substantial sample with the proposed method，giving values of RSD（n＝11）of 4.8%and of recovery of 106%.

Fluorescent spectroscopy；Energy transfer；Eosin Y；Rhodamine B；Fluorescence quenching；Trace amount of Mn（Ⅱ）

O657.34

A

1001－4020（2017）04－0429－03

10.11973／lhjy－h(huán)x201704012

2016－04－03

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（14A610014；13A610514）；河南省科技廳基礎(chǔ)與前沿研究項(xiàng)目（132300410139）

崔英（1980－），女，河南新鄉(xiāng)人，講師，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境分析化學(xué)。E－mail：13837350318＠163.com