钯卟啉室温磷光氧传感器的研究.doc

钯卟啉室温磷光氧传感器的研究【摘要】：室温磷光测氧技术是近年来新兴并迅速发展起来的一种简便、灵敏、快速的方法。与传统的测氧方法相比，它在测量过程中不消耗氧，不需要参比电极，不用连接电流，不受外界电磁场干扰，与样品流通速率和搅拌速率无关，响应速度快。因此，近几十年来，磷光传感器的研究十分活跃。本文就室温磷光氧传感器的发展、常见的类型及其在生物、环保、医药卫生等方面的应用，做了较为详尽的综述。本实验以钯卟啉作为磷光指示剂，将其固定到合适的载体上，在室温条件下，可以发出很强的磷光。而分子氧的存在，很容易对其磷光产生猝灭。利用此特性，可以对气体混合物或水中溶解氧进行监测。选取了三种金属钯的卟啉配合物：四-(三甲氨基苯基)钯卟啉(Pd-TAPP)、钯粪卟啉(Pd-CP)、四-(对磺酸基苯基)钯卟啉(Pd-TSPP)作为磷光传感分子，将其固定在Dowex树脂上，制成传感器，并与流动注射分析技术(FIA)结合起来，考察了其对氧的传感灵敏性，时间响应特性等条件。并将其应用到实际样品的测量中，结果较为满意。第一章：本章主要介绍了室温磷光的发展简史和研究现状，并对氧传感器的基本原理作了简单介绍。第二章：室温磷光技术已经越来越多地被用来检测气体或溶液中的溶解氧。它具有独特的分析特性，灵敏度高，选择性好，并且基于此原理的磷光设备成本低廉，因此室温磷光的应用前景备受关注。本章就光学氧传感器的发展，常见的结构类型，一些已报道过的指示剂分子、基质材料和固定技术及其在生物化学等方面的实际应用作了综述。第三章：本章以Pd-TAPP作为磷光传感材料，通过静电作用固定到Dowex502-100阳离子交换树脂上。结合气体流动注射分析技术(gFIA)，利用一指数稀释瓶引入样品，研究了该传感体系的光化学特性和分析特性。结果表明，该传感体系具有快速的响应时间(从N_2到O_2信号变化95的响应时间为18s，反之，从O_2到N_2信号变化95的恢复时间为86s)，较高的精密度(2.7)和较低的检测下限(0.09(v/v)。其中后两项值是在O_2的体积比浓度为0.6，重复测量5次获得的。中文摘要第四章:本章研究了以PdCP作为磷光传感材料，DowexlxZ一200阴离子交换树脂为基质的氧传感器。对于气体的测量，同样采用指数稀释瓶并结合gFIA技术来引入样品。利用蠕动泵来引入溶解氧。实验结果为:气体的响应时间为305，恢复时间为965，精密度为l%0，检测限为13林叭;溶液的响应时间为1085，恢复时间为3005，精密度为1.8编，检测限为52料g飞。并与传统的碘量法测氧做了比较，结果较为一致。第五章:本章研究了以Pd一TSPP作为磷光传感材料，DowexlxZ一200阴离子交换树脂为基质的氧传感器。结合gFIA技术，利用一指数稀释瓶引入样品，研究了该传感体系的光化学特性和分析特性。该传感体系的响应时间为185，恢复时间为545，精密度为8.4%0，检测下限为2.5%(v/v)。第六章:本章采用另外两种金属叶琳Pd一TAPP和Pd一TSPP作为指示剂，分别固定到两种不同的树脂Dowex5OxZ一Ico和DowexlxZ一200上，研究了他们对水中溶解氧的测定情况。对于Pd一TAPP传感体系，其响应时间为845，恢复时间为1955;6次重复测量，其Rso为1.3%，检测下限为0.35m叭。对于Pd一TSPP传感体系，其响应时间为475，恢复时间为1435:6次重复测量，其RSD为1.8%，检测下限为0.38mg/LO【关键词】：室温磷光氧传感器金属卟啉溶解氧【学位授予单位】：山西大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2003【分类号】：TP212【目录】：中文摘要9-11Abstract11-14第一章室温磷光发展简述14-21引言141室温磷光的发展历程14-161.1磷光的发现及低温磷光(LTP)141.2室温磷光(RTP)的产生与发展14-151.3国内的室温磷光(RTP)发展15-162室温磷光的研究现状16-173室温磷光传感器的原理17-183.1传感器的构造17-183.2氧的测量18参考文献18-21第二章室温磷光氧传感器的发展及其应用21-41前言21-221光学传感器简介22-232非均相介质磷光猝灭模型23-252.1溶液中猝灭过程的一般描述232.2非均相介质的猝灭模型23-253RTP氧传感器基本结构25-293.1适合于填充固体材料的微量流通池25-263.2带有石英窗的流通池26-273.3光纤27-294磷光指示剂(染料分子)29-305基质(matrix)材料30-316固定化技术31-346.1共价法326.2离子交换法326.3吸附法326.4包埋固定法32-336.5自组装膜法(SAM法)336.6纳米技术336.7分子印迹技术(MIT)33-347光源和检测装置348应用及展望34-36参考文献36-41第三章Pd-TAPP室温磷光氧传感器的研究41-50前言411实验部分41-432结果与讨论43-482.1Pd-TAPP的结构及树脂固定TAPP和Pd-TAPP的光谱比较43-442.2载体的选择442.3pH值对Pd-TAPP磷光强度的影响44-452.4树脂上Pd-TAPP的吸附量与磷光强度的关系452.5氮气流速对磷光强度的影响452.6时间响应特性45-462.7灵敏度462.8重现性46-472.9线性范围和检出限47-482.10稳定性483样品测试484结论48参考文献48-50第四章钯粪卟啉(PdCP)室温磷光氧传感器的研究50-58前言501实验部分50-521.1材料和试剂501.2仪器和实验装置图50-522结果与讨论52-562.1PdCP的结构和树脂固定的PdCP光谱图52-532.2载体的选择532.3灵敏度532.4树脂上PdCP的吸附量与磷光强度的关系53-542.5酸度条件对PdCP磷光强度的影响542.6时间响应特性54-552.7检出限和线性范围55-562.8稳定性563样品测试56-574结论57参考文献57-58第五章Pd-TSPP室温磷光氧传感器的研究58-66前言581实验部分58-591.1材料和试剂581.2仪器和实验装置图58-592结果与讨论59-652.1Pd-TSPP的结构及树脂固定的Pd-TSPP的光谱比较59-612.2氮气流速对其磷光强度的影响612.3树脂上Pd-TSPP的吸附量与磷光强度的关系61-622.4pH值对Pd-TSPP磷光强度的影响622.5时间响应特性和灵敏度62-632.6精密度63-642.7线性范围和检出限64-652.8稳定性653样品测试654结论65参考文献65-66第六章水中溶解氧的室温磷光测定法66-71前言661实验部分66-671.1仪器和试剂661.2实验条件66-672结果与讨论67-692.1水溶液中Pd-TAPP和Pd-TSPP的光谱图67-682.2载体的选择682.3时间响应特性和灵敏度682.4pH值对传感材料磷光强度的影响682.5时间响应特性和灵敏度68-692.6精密度693样