荧光素的共振光散射光谱研究

1、第27卷第1期分析测试学报Vol127No112008年1月FENXICESHIXUEBAO(JournalofInstrumentalAnalysis)7072荧光素的共振光散射光谱研究曾文,李松青,韩一秀,秦惠(湘潭大学化学学院,湖南湘潭411105)摘要:研究了荧光素(Flu)的共振光散射(RLS)光谱的形成机理与影响因素。在中性和碱性条件下,Flu溶液的共振散射光显著增强。实验发现,随着溶液pH的增加,Flu溶液的RLS光谱与其荧光光谱、吸收光谱在强度大小、最大吸收峰位移上变化趋势一致。荧光素的荧光激发光谱与发射光谱有部分重叠,共振散射峰处于荧光激发峰与荧光发射峰之间。在光偏振实验中,

2、测得共振散射光的偏振度P01020。碱性环境中,随Flu溶液浓度的增加,其RLS光谱和荧光光谱的变化情况,同样表明两者之间有密切联系。上述实验结果揭示Flu的共振散射光就是共振荧光。关键词:荧光素;共振光散射;荧光光谱;吸收光谱;光偏振中图分类号:O657132;TQ61713文献标识码:A文章编号:1004-4957(2008)-04StudyontheResonanceLofZENGWLIINHui(CollegeXiangtan411105,China)Abstract:ofresonancelightscattering(RLS)spectraoffluorescein(Flu)and

3、thefactwerestudiedindetail.Inneutralandalkalinesolutions,theRLSintensityofFluwasenhancedsignificantly.ExperimentalresultsshowedthattheextentofthevariationsoftheintensitiesandwavelengthshiftsofRLS,fluorescenceandabsorptionspectrawiththeincreaseofpHwerethesame.Thefluorescenceexcitationandemissionspect

4、raofFluoverlappartially,andtheRLSpeakisinthemidstoffluorescenceexcitationandemissionpeaks.Itwasfoundthatthepolarizationde2greeKeywords:fluorescein;resonancelightscattering;fluorescencespectra;absorptionspectra;lightpolarization共振光散射(RLS)分析法是近年来利用荧光分光光度计测定散射信号建立起来的一种分析测试新方法。因其简便、快速、灵敏度高,在生命科学、环境科学以及纳

5、米材料分析测试等方面得到越来越多的应用,显示出较好的优越性。但是,目前共振光散射技术在基础理论方面尚不很完善,还需做大量的实验研究和理论探索工作。从已有的报道来看,共振光散射增强大多是由于溶液体系中形成了较大粒度的聚集体。除此之外,本课题组在实验中观测到,在适当的条件下,溶液pH值的改变可导致某些荧光染料的共振光散射信号增强,而在实验过程中,染料本身并不发生聚合。本文研究了荧光素(Flu)在不同实验条件下的共振光散射性质,从侧面解释了荧光染料共振光散射增强的机理。1-6图1Flu的分子结构Fig11Molecularstructureoffluorescein(Flu)1实验部分111仪器与主

6、要试剂RF25301PC型荧光分光光度计(日本岛津);pHS23C酸度计(上海雷磁仪器厂);UV/Vis2Lambda25紫外-可见分光光度计(日本岛津)。收稿日期:2006-11-06;修回日期:2006-12-31第一作者:曾文(1981-),女,湖南醴陵人,硕士研究生第1期曾文等:荧光素的共振光散射光谱研究71荧光素(Flu)溶液:准确称取012502g荧光黄钠,用水定容至250mL,配成110000g/L的标准液,使用时稀释为0105g/L工作液;盐酸标准溶液;NaOH标准溶液。以上试剂均为分析纯,所用水为二次去离子水。112实验方法在一系列25mL比色管中,分别加入Flu溶液,一定量

7、的HCl或NaOH标准溶液,用二次去离子水稀释至刻度,摇匀。在荧光光度计上以ex=em同步扫描共振光散射光谱,并扫描荧光光谱,进行光偏振实验;在紫外-可见分光光度计上扫描吸收光谱;最后测量溶液的pH值。2结果与讨论211Flu溶液在不同pH值下的RLS光谱、荧光光谱与吸收光谱21111Flu溶液在不同pH值下的RLS光谱图2A为Flu溶液在不同pHRLS光谱。由图可见,在酸性环境中,溶液的RLS信号很弱,随着pH,时,散射强度达到最大,并基本保持不变。pH2496nm,pH5184时,m,max=499n=21112Flu溶液在不同pHpH值下的荧光光谱。随溶液pH值升高,并基本保持不变。碱性

8、溶液中最,。图2Flu溶液在不同pH下的共振光散射光谱(A)、荧光光谱(B)及吸收光谱(C)Fig12Resonancelightscatteringspectra(A),Fluorescencespectra(B)andabsorptionspectra(C)Flu:210mg/L;slit:115nm/115nm,1cmcell21113Flu溶液在不同pH值下的吸收光谱图2C为Flu溶液在不同pH值下的吸收光谱。由图可见,随着pH升高,最大吸收波长红移,吸光度增加,当pH10时,吸光度达到最大,并基本保持不变。由文献7知,不同的pH条件下,Flu有不同的存在形式,且表现出不同的光谱性质。

9、Flu溶液吸收光谱的变化正是因为pH的改变使其各型体浓度发生变化,在中性溶液中,Flu主要以双阴离子型存在,当溶液达到一定的pH值时,Flu几乎全部以双阴离子型存在,而双阴离子型的Flu具有很强的荧光。故Flu浓度固定时,吸光度和荧光强度都达到最大。图2A与图2B、2C比较,可发现3图的变化趋势一致,可以推测Flu溶液RLS光谱的产生可能也与溶液中Flu的双阴离子型体有关,而不是发生了聚合;溶液中双阴离子型体影响Flu的荧光光谱,Flu的共振散射光谱可能包含荧光成分。212Flu溶液的RLS光谱与荧光激发光谱、发射光谱之间的关系图3绘出了在pH10130时,Flu溶液的RLS光谱和荧光激发光谱

10、、发射光谱。由图可见,Flu的荧光激发峰位于492nm,发射峰位于512nm,激发光谱和发射光谱有相当大的重叠,而共振光散射峰位于502nm,恰好介于荧光激发峰和荧光发射峰之间,同时,共振散射光谱轮廓刚好与其荧光激发和发射光谱的轮廓重合。结合前面实验,可以推测,Flu的共振散射光就是共振荧光。213Flu溶液在不同浓度下的RLS光谱与荧光光谱图4A、4B为pH10130时,Flu溶液在不同浓度下的RLS光谱和荧光光谱。可以发现,在一定的浓度范围内,随着Flu溶液浓度的增加,Flu溶液的共振散射光和荧光强度同时增加,但Flu溶液浓度72分析测试学报第27卷达到一定值时,其共振散射光和荧光强度同时

11、减小,且随着Flu溶液浓度的增加,其最大散射波长和最大荧光峰波长均同时向长波方向移动。这是因为当Flu溶液浓度超过一定范围时,Flu的自吸加剧,自身发生荧光猝灭,最大吸收波长红移,故浓度较高时,荧光强度反而很小,荧光峰也红移。Flu浓度对共振散射光的影响与其对荧光的影响一致,表明Flu的共振散射光与其荧光之间存在内在联系,结合前面实验,说明Flu的共振散射光就是共振荧光。214光偏振实验利用光偏振实验,可以进一步鉴别Flu的共振散射光是否为共振荧光。小分子荧光物质水溶液的8荧光是消偏振的,而散射光是完全偏振光。通过测量共振光散射的偏振度,可以鉴别其中是否存在共振荧光成分。对Flu溶液和NaCl

12、对照溶液进行光偏振实验,方法按文献9进行,结果见表1。NaCl溶液的P值为019832,接近于1,因为只有散射光,没有荧光;Flu溶液的P值为01020,远小于1,表明Flu的共振散射光是消偏振的共振荧光。表1共振光散射的偏振实验33Table1Polarizationexperimentforresonancelightscattering210g/LFlu3结论由以上实验结果和理论分析,可以得出:Flu的共振散射光就是共振荧光;Flu的共振散射光增强与其荧光型体的形成有关,在中性和碱性条件下,双阴离子型荧光型体的形成是共振散射光增强的内在原因;由于Flu对荧光的吸收,其自身发生荧光猝灭,故

13、在较高浓度时,Flu的共振散射光反而较弱。参考文献:1LUOHongqun,LIUShaopu.ResonanceRayleighscatteringspectraforstudyingtheinteractionofheparinwithsomebasicphenothiarinedyesandtheiranalyticalapplicationJ.AnalChimActa,2001,449(1/2):261-270.2HUANGChengzhi,LIYuanfang.Resonancelightscatteringtechniqueusedforbiochemicalandpharmace

14、uticalanalysi2spharmaceuticalanalysisJ.AnalyticaChimicaActa,2003,500(1/2):105-117.(下转第75页)第1期武秀红等:水中微量苯胺类化合物的重氮化偶合荧光猝灭法测定75方程分别为A=-11170+27514(mg/L),A=11559+24012(mg/L),A=-11843+18610(mg/L);/k的计算方法回归系数分别为r=019988,019985和019995,根据12次空白实验的结果,按照3求得检出限依次为010179、010205和010265mg/L。215共存离子的影响按照实验方法,当苯胺类化合物

15、含量为014mg/L,相对误差不大于10%时,对27种常见离子和部分常见有机化合物进行了干扰实验,实验发现各种物质允许共存的倍数为Co、SO4、Ni、K、硝基苯、苯酚500倍,F、Cl、Br、Hg、SCN、NO3、Ca、Mg、Ba、Al、Sn、PO4、苯甲酸200倍,Cu、Ag、二苯胺、甲醛、丙酮100倍,S2O3、I、Fe3-2+2-3+-2+-2+2+2+3+2+2+2-2+50倍。216样品分析按照实验方法,分别取自来水、河水、煤矿污水、地下水的水样110mL进行测定,并进行加标回收实验,结果如表1所示。表1Table1DeterminationresultsofSampleTapwat

16、er(自来水)Riverwater(河水)Coalminewaste1Coalminewastewater22)Groundwater()Original(n=8)L010123701219-1)AddedRecoveryR/%991039810299参考文献:1ZHUJiping,AIKAWB.Determinationofanilineandrelatedmono2aromaticaminesinindoorairinselectedCanadianresidencesbyamodifiedthermaldesorptionGC/MSmethodJ.EnvironmentInternati

17、onal,2004,30(2):135-143.2KNAPPCM,BREENJJ.EffectsoftetraalkylammoniumsaltsonthemicellarelectrokineticchromatographyofanilineandsubstitutedanilinesJ.JChromatogr:A,1998,799(1/2):289-299.3杨晓芬,赵美萍,李元宗,等.水中苯胺类化合物的分光光度法测定J.分析化学,2002,30(5):540-543.4CHENXiaolan,LIZhongbao,ZHUYaxian,etal.Sensitivefluorimetric

18、methodforthedeterminationofanilinebyusingtetra2substitutedaminoaluminiumphthalocyanineJ.AnalChimActa,2004,505(2):283-287.5冯素玲,王瑾,樊静,等.痕量苯胺的动力学荧光法测定J.光谱学与光谱分析,2005,25(2):249-251.(上接第72页)3LIUShaopu,LIUZhifang,LUOHongqun.Resonancelightscatteringforthedeterminationoftraceamountsofcadmiumwithiodide-rhodamin