基于部分碳化NH2-MIL-101(Fe)的水中四環(huán)素類抗生素比色檢測(cè)方法研究?

楊翔昊, 郭 威, 孫翠竹, 李媛媛, 徐功娣, 李鋒民

(中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266100)

抗生素作為一種廣譜類藥物，成本低、副作用小且具有高效抗菌性能，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域[1]。其中，四環(huán)素類抗生素(Tetracyclines, TCs)具有價(jià)格低、見效快等特點(diǎn)，是動(dòng)物制藥和飼料生產(chǎn)中的首選抗菌劑，在全世界抗生素生產(chǎn)使用總量中排名第二，且在中國的抗生素使用中是最為頻繁的一類[2-3]。然而，由于在動(dòng)物體內(nèi)代謝吸收不完全，70%～90%的TCs會(huì)以排泄物的形式進(jìn)入到土壤以及水環(huán)境中[4]。殘留在環(huán)境中的四環(huán)素具有持續(xù)性強(qiáng)、不易降解等特性，可能導(dǎo)致細(xì)菌基因突變，產(chǎn)生耐藥菌，從而影響細(xì)菌感染的治療效果，經(jīng)食物鏈傳遞進(jìn)入人體后會(huì)引發(fā)人體腸道菌群紊亂，危害人體健康[5-6]。

現(xiàn)有的TCs檢測(cè)方法主要包括液相色譜-質(zhì)譜法、酶聯(lián)免疫吸附法[7]、分子印跡法[8]、適體抗體檢測(cè)法[9-10]、光電化學(xué)檢測(cè)法[11]、熒光檢測(cè)法[12]、表面增強(qiáng)拉曼散射法[13]等。然而，這些檢測(cè)方法大多需要龐大、昂貴的儀器、繁瑣的檢測(cè)過程且對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)要求較高，應(yīng)用范圍十分受限。因此，建立一種簡(jiǎn)單，靈敏，準(zhǔn)確度高的水中TCs檢測(cè)方法具有重要的意義。

近年來，比色法因具有測(cè)定快速、成本低、不需要精密儀器、可通過肉眼直接觀察等優(yōu)點(diǎn)，在檢測(cè)領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注[14-15]?；谔烊幻附⒌谋壬珎鞲衅鬟^程簡(jiǎn)單、效率高[16-17]，但天然酶的操作穩(wěn)定性低(變性和消化)、制備和純化成本高且回收利用困難。此外，酶活性容易受到pH值、溫度和抑制劑等環(huán)境因素的干擾，應(yīng)用于比色分析時(shí)存在缺陷[18-19]。

納米材料作為天然酶的新興替代品，能夠耐受苛刻的反應(yīng)條件，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景[20-21]。其中，金屬有機(jī)骨架(Metal Organic Framework, MOF)是一類由有機(jī)配體交聯(lián)的金屬離子所組成的多孔納米材料[22]。陳紅霞等人使用Cu-MOF作為框架，制作出一種能夠模擬血紅蛋白和Fe-N5雙活性位點(diǎn)的高效、穩(wěn)定的人工酶催化劑[22]；李風(fēng)亭等人發(fā)現(xiàn)Fe-MOF對(duì)H2O2的分解具有高效催化效果，并利用適體與靶分子結(jié)合會(huì)強(qiáng)烈抑制Fe-MOF的催化活性這一原理，設(shè)計(jì)出一種無標(biāo)記的生物分子比色傳感器[22-23]。盡管MOFs在檢測(cè)應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的潛力，但是在水中穩(wěn)定性較差。實(shí)現(xiàn)MOFs的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)放大并增強(qiáng)穩(wěn)定性，是應(yīng)用MOFs構(gòu)建選擇性好和靈敏度佳的檢測(cè)平臺(tái)的關(guān)鍵[24]。

劉玉堂等人研究發(fā)現(xiàn)，在惰性氣氛中對(duì)Fe-MOFs進(jìn)行熱活化可以去除其孔隙中的預(yù)配位分子及雜質(zhì)(H2O, F-, O)，產(chǎn)生更多可作為路易斯酸位點(diǎn)和活性中心的協(xié)調(diào)不飽和金屬位點(diǎn)(Coordinated unsaturated metal sites, CUS)[25-26]。Fe-MOFs在惰性氣氛中的熱解規(guī)律主要分為以下四個(gè)部分：(1)10～300 ℃時(shí)孔隙中分子的脫附；(2)300～350 ℃時(shí)有機(jī)配體開始分解；(3)350～600 ℃時(shí)進(jìn)一步發(fā)生碳化；(4)600 ℃后碳化完全[27-28]。過高的熱解溫度會(huì)導(dǎo)致MOF表面產(chǎn)生疏水碳層，不利于其在水中的分散[29]。因此，確定適合的煅燒溫度，在保證親水性的同時(shí)達(dá)到活化效果，對(duì)提高材料在非均相體系中與TCs的絡(luò)合能力十分重要。

研究表明，NH2-MIL-101(Fe)具有豐富的鐵活性位點(diǎn)，可以在4～80 ℃的溫度范圍及2～10的pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出較強(qiáng)的類過氧化氫酶活性[30]。本文選取350 與450 ℃兩種熱解溫度，通過惰性氣氛煅燒法對(duì)NH2-MIL-101(Fe)進(jìn)行改性，制備兼具水穩(wěn)定性和催化能力的衍生材料?；诓牧吓cTCs間的絡(luò)合傾向，設(shè)計(jì)了一種可視化比色檢測(cè)方法，檢測(cè)機(jī)制是在室溫、弱酸性條件下，TCs與材料的絡(luò)合物能夠催化H2O2生成活性氧自由基(Reactive oxygen species, ROS)，從而氧化3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯胺(3,3’,5,5’-Teramethylbenzidine, TMB)生成oxTMB，溶液顯藍(lán)色。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

土霉素(Oxyetracycline, OTC)購自北京索萊寶科技有限公司，四環(huán)素(tetracycline, TC)、購自德國鉆石試劑有限公司，磺胺甲惡唑、阿莫西林、氨芐青霉素、頭孢拉定購自美國Sigma-Aldrich，諾氟沙星購自上海生工生物技術(shù)有限公司，2-氨基對(duì)苯二甲酸、TMB購自羅恩試劑有限公司，F(xiàn)eCl3·6H2O、N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide, DMF)、30%H2O2、醋酸鈉、冰醋酸、二甲亞砜、購自國藥集團(tuán)試劑有限公司， 所有試劑均為試劑純，無需純化即可使用。

利用掃描電子顯微鏡(SEM，Hitachi S-3600，日本)與透射電子顯微鏡(TEM，JEOL JEM-2100F，日本)對(duì)比材料熱解后的表面形貌及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在X-射線衍射儀(XRD，PANalytical X’pert3 Powder，荷蘭)上使用Cu Kα輻射進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)，比較3種材料的晶體結(jié)構(gòu)，2θ范圍為5°～80°，掃描時(shí)間為10 min。材料的表面化學(xué)態(tài)通過Al Kα源的X射線光電子能譜儀(XPS，Thermo Fisher Escalab250Xi，美國)測(cè)定。使用紫外-可見光分光光度計(jì)(UV-9000S，元析，上海)測(cè)定吸光度值，驗(yàn)證材料對(duì)H2O2-TMB混合液的催化效果。使用高效液相色譜儀(HPLC，Thermo Fisher Ultimate 3000，美國)同步測(cè)定實(shí)際水樣中的OTC含量，驗(yàn)證比色檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 材料的制備 NH2-MIL-101(Fe)是通過改進(jìn)前人的方法制備得到的[31]。將0.540 6 g(2 mmol) FeCl3·6H2O和0.181 1 g(1 mmol) 2-氨基對(duì)苯二甲酸混合在30 mL 的DMF中，超聲10 min使固體完全溶解。將獲得的橙色溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，在110 ℃真空烘箱中加熱20 h后，8 000 r·min-1離心5 min，獲得紅棕色沉淀物。用DMF與乙醇洗滌3次， 65 ℃真空干燥12 h，得到NH2-MIL-101(Fe)。

干燥的NH2-MIL-101(Fe)置于陶瓷舟中，分別在 350和450 ℃下的N2氣氛中，以3 ℃·min-1的升溫速率煅燒3 h制備獲得部分碳化材料。所制備的材料命名為101-T，其中T為煅燒溫度。

1.2.2 3種材料催化活性的比較與檢測(cè)方法的優(yōu)化 制備好的NH2-MIL-101(Fe)、101-350、101-450分別在去離子水中超聲分散10 min，獲得催化劑儲(chǔ)備液。將280 μL OTC標(biāo)準(zhǔn)溶液、30 μL H2O2溶液、30 μL 催化劑儲(chǔ)備液依次添加到140 μL 醋酸鈉緩沖液中(pH=5.5)，立刻添加20 μL二甲亞砜溶液(TMB)?；旌弦?500 μL)在室溫下反應(yīng)30 min后，分別測(cè)定652 nm處吸光度值，比較3種材料的催化性能。

材料的催化性能可能會(huì)受到H2O2溶液濃度、TMB溶液濃度、催化劑投加量、混合液的pH值、反應(yīng)時(shí)間的影響，因此采用單因素法對(duì)這些影響因素進(jìn)行優(yōu)化：(1)H2O2溶液濃度設(shè)置為1.2、1.8、3、4.2、6、7.8 mmol·L-1，(2)TMB濃度設(shè)置為0.5、1.5、3、5、7、10、12 mmol·L-1，(3)催化劑濃度設(shè)置為4、8、12、16、20 μg·mL-1，(4)緩沖液的pH值設(shè)置為4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、8，(5)反應(yīng)時(shí)間設(shè)置為5～52 min，OTC實(shí)驗(yàn)濃度始終采用1 μmol·L-1。

1.2.3 比色檢測(cè)方法對(duì)OTC的檢測(cè)能力分析 將適量的OTC溶解到去離子水中，制備0.1、0.25、0.5、0.75、1、2.5、5、7.5、10、25、50 μmol·L-1標(biāo)準(zhǔn)樣品。將280 μL 不同濃度的OTC溶液分別添加至140 μL 醋酸鈉緩沖液(pH=5.5)中，再依次添加30 μL H2O2溶液(6 mmol·L-1)、30 μL 101-350儲(chǔ)備液(12 μg·mL-1)、20 μL TMB溶液(5 mmol·L-1)。將混合液在室溫下放置40 min后，測(cè)定652 nm處的吸光度值以評(píng)估檢測(cè)方法的性能。阿莫西林、磺胺甲惡唑、諾氟沙星、氨芐青霉素、頭孢拉定(5 μmol·L-1)和四環(huán)素(1 μmol·L-1)也在相同的條件下檢測(cè)以揭示該檢測(cè)方法的選擇性。

1.2.4 比色檢測(cè)方法對(duì)實(shí)際水體中OTC的檢測(cè)性能驗(yàn)證 3種試驗(yàn)用水分別為采自李村河的景觀回用水、三文魚養(yǎng)殖場(chǎng)排水口水樣、流清河入?？谒畼樱謩e配制成0.25、0.5、1、2.5、5 μmol·L-1OTC加標(biāo)溶液，以模擬含TCs的再生水、養(yǎng)殖廢水以及入?？诘乇硭?。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，通過上述檢測(cè)方法測(cè)定加標(biāo)水樣中的OTC含量，探究該方法檢測(cè)實(shí)際水體中TCs的性能。采用HPLC法對(duì)上述水樣進(jìn)行同步測(cè)定，驗(yàn)證比色檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表達(dá)為3次測(cè)定的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。從檢測(cè)儀器和智能手機(jī)中導(dǎo)出數(shù)據(jù)及圖片，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使用Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖，采用單因素ANOVA檢驗(yàn)進(jìn)行差異性分析，顯著性水平為p<0.05。利用公式(1)計(jì)算檢測(cè)方法的檢出限，利用公式(2)計(jì)算方法檢測(cè)實(shí)際水樣的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

MDL=t(n-1,0.99)×S。

(1)

(2)

2 結(jié)果與討論

2.1 NH2-MIL-101(Fe)、101-350、101-450的制備表征

材料的晶相結(jié)構(gòu)會(huì)影響其穩(wěn)定性和化學(xué)組成，因此，為探究高溫煅燒對(duì)材料的晶相結(jié)構(gòu)的影響， 對(duì)3種材料的物相和結(jié)晶度進(jìn)行了表征(見圖1)。所合成的NH2-MIL-101(Fe)衍射峰與之前文獻(xiàn)報(bào)道的圖譜一致[31-32]，表明NH2-MIL-101(Fe)前體的成功合成。與前體相比，高溫煅燒材料101-350的衍射峰表現(xiàn)出明顯減弱，是因?yàn)?50 ℃的煅燒在晶體表面形成薄碳層，使材料結(jié)晶度下降。隨著煅燒溫度的升高， 101-450具有歸屬于Fe3O4(JCPDS No.72-2303)的一系列XRD特征峰[33]。表明經(jīng)過450 ℃的煅燒，NH2-MIL-101(Fe)已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4的單一純晶相。

圖1 不同煅燒溫度下獲得的3種材料的XRD圖譜

為了探究煅燒溫度對(duì)材料晶體形貌的影響，通過SEM、TEM對(duì)NH2-MIL-101(Fe)以及101-350、101-450的表面形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果如圖2所示。從圖2((a), (d))可以看出，合成的NH2-MIL-101(Fe)前體呈現(xiàn)出典型的八面體結(jié)構(gòu)，表面光滑，粒徑范圍為300～500 nm。從圖2(b)與圖2(e)中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過350 ℃煅燒后的NH2-MIL-101(Fe)雖然保持著前體的八面體結(jié)構(gòu)，但表面變粗糙，內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)小的納米晶體以及納米孔，尺寸減小，表明高溫?zé)峤馐筃H2-MIL-101(Fe)發(fā)生了碳化，晶體受熱分解并收縮，雜質(zhì)被去除，內(nèi)部生成α-Fe2O3小顆粒[32]。450 ℃下高溫煅燒的NH2-MIL-101(Fe)(見圖2((c), (f)))晶體結(jié)構(gòu)被破壞，內(nèi)部產(chǎn)生較大粒徑的Fe3O4顆粒，這與2.1的表征結(jié)果一致。

圖2 3種材料的SEM、TEM圖像

為進(jìn)一步探究不同煅燒溫度對(duì)NH2-MIL-101(Fe)表面官能團(tuán)的影響，對(duì)三種材料的化學(xué)鍵和化學(xué)基團(tuán)進(jìn)行了表征。如圖3(a)所示，NH2-MIL-101(Fe)前體以及煅燒后的材料都是由Fe、C、O三種主要元素組成的，N元素來源于2-氨基對(duì)苯二甲酸作為連接配體合成MOF時(shí)所攜帶的氨基。350 ℃煅燒后，101-350的O/Fe值明顯低于NH2-MIL-101(Fe)，歸因于煅燒去除了前體中殘留的H2O和O從而將更多的Fe-CUS暴露出來。101-450中O/Fe值的進(jìn)一步減少和C 1s峰的增加則與碳化加劇相關(guān)。與已有的研究一致，王建龍、李傳浩研究發(fā)現(xiàn)， NH2-MIL-101(Fe)的Fe 2p譜圖(見圖3(b))顯示出兩個(gè)擬合峰， Fe3+的對(duì)應(yīng)峰是在2p1/2和2p3/2處結(jié)合能分別為726.3、712.8 eV(對(duì)應(yīng)于Fe3+的μ3-OFe鍵)和724.9、711.4 eV(對(duì)應(yīng)于Fe3+的Fe—O—C鍵)的強(qiáng)峰，同時(shí)還觀察到結(jié)合能為710 eV(對(duì)應(yīng)于Fe2+)的弱峰[33-34]，在經(jīng)過惰性氣氛煅燒后，101-350與101-450在723.5 eV(對(duì)應(yīng)于Fe2+)處出現(xiàn)特征峰，710 eV處的峰也觀察到明顯的增加，表明高溫煅燒會(huì)還原Fe3+生成Fe2+[33]，在717.1 eV處Fe3+衛(wèi)星峰的減少則說明煅燒后材料穩(wěn)定性的提高。圖3(c)的C 1s譜圖在284.8(對(duì)應(yīng)于C—C)、286.1(對(duì)應(yīng)于C—O—C)和288.7 eV(對(duì)應(yīng)于O—C=O)處的三個(gè)特征峰，與苯環(huán)和羧基有關(guān)。對(duì)于圖3(d)中O 1s的XPS譜圖在530、531.7、532.8 eV處出現(xiàn)的三個(gè)峰分別與有機(jī)連接體中的Fe—O、Fe—O—C和C=O有關(guān)[35-36]。隨著煅燒溫度的升高，101-350與101-450的Fe—O峰顯著增加，并向高結(jié)合能的方向移動(dòng)，可能是由于材料的部分碳化所導(dǎo)致。

圖3 3種材料的XPS譜圖

2.2 101-350的催化能力驗(yàn)證及3種材料的催化性能對(duì)比

NH2-MIL-101(Fe)在H2O2存在時(shí)能催化TMB產(chǎn)生藍(lán)色的oxTMB[16,23]，因此對(duì)本研究中制備的101-350的催化能力進(jìn)行了驗(yàn)證。如圖4，在TMB溶液中單獨(dú)加入H2O2溶液或101-350時(shí)(見圖4(f),(g))，混合液在652 nm處無吸收峰。H2O2與101-350同時(shí)存在于TMB溶液中時(shí)，吸光度升高至1.229 2(見圖4(d))，證明101-350在H2O2存在時(shí)具有催化TMB氧化的能力。由于OTC分子中具有較多的含氧官能團(tuán)，能夠促進(jìn)其與101-350中鐵離子的絡(luò)合，因此選取OTC作為TCs的代表，將1 μmol·L-1的OTC溶液添加至含有催化劑的混合液中后，混合液的吸光度升高至1.732 2，OTC含量越高，吸光度越強(qiáng)，顏色越深(見圖4(a)—(c))。以上結(jié)果均表明，以101-350作為催化劑建立TCs檢測(cè)方法具有可行性。

((a)101-350—H2O2—TMB—OTC(1 μmol·L-1)、(b)101-350—H2O2—TMB—OTC(500 nmol·L-1)、(c)101-350—H2O2—TMB—OTC(100 nmol·L-1)、(d)101-350—H2O2—TMB、(e) 101-350—TMB—OTC(1 μmol·L-1)、(f)101-350—TMB、(g)H2O2—TMB.)

為了比較以NH2-MIL-101(Fe)、101-350、101-450作為催化劑的檢測(cè)方法的靈敏度，通過線性擬合3種材料作為催化劑的OTC濃度-吸光度曲線，以斜率作為增長速率比較了3種材料對(duì) OTC的響應(yīng)能力。如圖5所示，以NH2-MIL-101(Fe)為例，與H2O2-TMB混合后，隨OTC濃度的升高，吸光度顯著增加，吸光度隨OTC濃度的增長速率為0.062 8。101-350、101-450也表現(xiàn)出類似的趨勢(shì)，增長速率分別是0.091 5和 0.052 1。綜上，3種材料對(duì)OTC的響應(yīng)能力為101-350> NH2-MIL-101(Fe)>101-450。據(jù)陳代榮等人研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過350 ℃高溫煅燒后， NH2-MIL-101(Fe)的多孔通道中所吸收的DMF、乙醇和水蒸氣被蒸發(fā)，產(chǎn)生Fe-CUS，可以為反應(yīng)提供更多的活性位點(diǎn)[27]。101-450催化效果的下降可能是由于過高的溫度導(dǎo)致材料的晶相、結(jié)構(gòu)過度破壞，使其分散性和催化性能降低[37]。因此，在350 ℃下煅燒的材料101-350具有最佳催化效果，之后的實(shí)驗(yàn)均采用基于101-350建立的比色檢測(cè)方法。

圖5 3種材料與OTC的響應(yīng)能力

2.3 基于101-350的TCs比色法及條件優(yōu)化

為了對(duì)基于101-350的比色檢測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用單因素實(shí)驗(yàn)比較了不同H2O2濃度、TMB濃度、催化劑投加量、緩沖液pH值和反應(yīng)時(shí)間下比色檢測(cè)方法對(duì)OTC的檢測(cè)性能，結(jié)果如圖6所示。隨催化劑添加量的增加，吸光度差呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，表明過量的催化劑投加量不會(huì)進(jìn)一步改善檢測(cè)效果，因此，最佳催化劑投加量選擇12 μg·mL-1(見圖6(a))。同樣的，當(dāng)H2O2濃度與TMB濃度分別從1.2升至7.8 mmol·L-1、0.5增加至12 mmol·L-1時(shí)，吸光度也呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)(見圖6(b),(c))，因此H2O2和TMB的最佳濃度分別選擇7.8 和5 mmol·L-1。然而，在pH值的變化上呈現(xiàn)出不同的趨勢(shì)(見圖6(d))。pH<5時(shí)，有無添加OTC的溶液均顯示出強(qiáng)催化活性，pH=5.5時(shí)吸光度差達(dá)到最大，這可能是因?yàn)?01-350中的Fe2+在弱酸性條件下會(huì)發(fā)生自氧化，從而促進(jìn)其與OTC間的絡(luò)合[38]。此外，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到40 min 后，溶液的吸光度差值趨于穩(wěn)定(見圖6(e))。綜上， 基于101-350的比色檢測(cè)方法的最佳反應(yīng)條件設(shè)定為：催化劑投加量 12 μg·mL-1、H2O2濃度 6 mmol·L-1、TMB濃度 5 mmol·L-1、pH=5.5、反應(yīng)時(shí)間 40 min。

(A0：無OTC時(shí)的吸光度值，A：含OTC時(shí)的吸光度值，ΔA=A-A0。A0: Absorption intensity without OTC. A: Absorption intensity with OTC. ΔA=A-A0.)

2.4 基于101-350的比色檢測(cè)方法在實(shí)際水體TCs檢測(cè)中的應(yīng)用

為檢驗(yàn)基于101-350的比色檢測(cè)方法的實(shí)用性，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下， 以景觀再生水、養(yǎng)殖廢水及入?？诘乇硭鳛榇恚ㄟ^檢測(cè)0.25～5 μmol·L-1加標(biāo)樣品中OTC的回收率，驗(yàn)證該方法檢測(cè)實(shí)際水體中OTC含量的可行性。首先，設(shè)置了一組具有濃度梯度的OTC標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨著OTC濃度由50降至0.1 μmol·L-1，溶液顏色自深藍(lán)梯度變化至淺藍(lán)(見圖7(a))。在0.1～50 μmol·L-1的濃度范圍內(nèi)，吸光度差值與OTC濃度之間顯著相關(guān)(R2=0.982 2)，檢出限估計(jì)為71.42 nmol·L-1(見圖7(b))。經(jīng)測(cè)定，在3種實(shí)際水體的檢測(cè)中，本方法的回收率在92.1%～111.5%，RSD<10%(n=3)，且與HPLC法對(duì)相同OTC濃度水平的檢測(cè)結(jié)果間無顯著性差異(p>0.05)(見表1)，表明該方法具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。因此，基于101-350的比色檢測(cè)方法可應(yīng)用于再生水、養(yǎng)殖廢水及地表水中TCs的檢測(cè)，且前處理簡(jiǎn)單、易操作、耗時(shí)短。

圖7 方法檢測(cè)不同濃度OTC的顏色變化照片和吸光度值校準(zhǔn)曲線

表1 檢測(cè)方法對(duì)實(shí)際水體中的OTC含量測(cè)定分析結(jié)果

續(xù)表1

2.5 基于101-350的比色檢測(cè)方法的選擇性分析

為評(píng)估基于101-350的比色檢測(cè)方法的選擇性，對(duì)比了該方法對(duì)OTC、TC(1 μmol·L-1)、磺胺甲惡唑、諾氟沙星、阿莫西林、氨芐青霉素、頭孢拉定(5 μmol·L-1)的檢測(cè)效果。如圖8所示，檢測(cè)方法對(duì)OTC與TC兩種TCs表現(xiàn)出明顯的吸光度值變化，分別達(dá)到0.495 3和0.310 1，且溶液變藍(lán)，而對(duì)其他5種抗生素?zé)o顯著響應(yīng)。上述結(jié)果表明，以101-350作為催化劑的比色檢測(cè)方法對(duì)水環(huán)境中存在的TCs具有良好的選擇性。

(a：土霉素, b：四環(huán)素, c：氨芐青霉素, d：磺胺甲惡唑, e：諾氟沙星, f：阿莫西林, g：頭孢拉定, h：空白。a: Oxytetracycline, b: Tetracycline, c: Ampicillin, d: Sulfamethoxazole, e: Norfloxacin, f: Amoxicillin, g: Cefradine, h: Blank.)

3 結(jié)論

(1)通過對(duì)NH2-MIL-101(Fe)進(jìn)行惰性氣氛煅燒，成功制備出具有H2O2催化性能的101-350。與前體相比，經(jīng)350 ℃煅燒后的材料能夠提供更多的Fe-CUS，與OTC表現(xiàn)出更強(qiáng)的絡(luò)合趨勢(shì)，且在水中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

(2)基于101-350設(shè)計(jì)的水中TCs含量比色檢測(cè)方法在優(yōu)化后的反應(yīng)條件下，吸光度值與OTC濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，定量檢測(cè)區(qū)間為0.1～50 μmol·L-1，檢測(cè)限為78.12 nmol·L-1。

(3)使用該比色檢測(cè)方法在最優(yōu)條件下，對(duì)含有OTC的3種實(shí)際水體加標(biāo)水樣進(jìn)行了檢測(cè)，所有樣品的回收率均保持在92.1%～111.5%之間，準(zhǔn)確度良好，且不會(huì)對(duì)非目標(biāo)抗生素產(chǎn)生比色信號(hào)，表明該方法適用于實(shí)際水體中TCs含量的檢測(cè)。