畢業(yè)設計 熒光性雙層膜的制備及其在汞離子檢測中的應用（終稿）

華僑大學畢業(yè)論文（科學研究報告）題目熒光性雙層膜的制備及其在汞離子檢測中的應用院系材料科學與工程學院專業(yè)環(huán)境工程專升本屆別2003級學號0314S028姓名劉美齡指導老師孫向英教授華僑大學教務處二零零五年六月制目錄一前言5二實驗部分621實驗儀器與試劑6211儀器6212試劑622實驗內(nèi)容7221自組裝膜的制備72211組裝機理72212CYS/AU的制備72213HOX/CYS/AU自組裝膜的制備72228羥基喹啉鋁（8羥基喹啉汞）的合成8223ALOX3/CYS/AU的制備8224自組裝膜熒光光譜測定8225電化學實驗9226膜的結構表征9三結果與討論9318羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液溶劑、激發(fā)波長和PH的選擇9311溶劑的選擇93128羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液的激發(fā)波長的選擇103138羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液PH值的選擇1032自組裝膜優(yōu)化條件的選擇113211半胱胺酸在金表面上自組裝的電化學表征113212組裝DL半胱氨酸濃度的選擇123213組裝DL半胱氨酸時間的選擇123214組裝DL半胱氨酸PH值的選擇13322CYS/AU電極酸化時間和濃度的選擇133238羥基喹琳熒光物質(zhì)及其金屬螯合物的組裝133231確定熒光物質(zhì)的激發(fā)波長133232浸泡時間與熒光物質(zhì)濃度的選擇143233PH值的選擇1433自組裝雙層膜的熒光光譜1534自組裝膜的表征16341電極熒光光譜表征16342膜的結構表征16358羥基喹啉鋁、8羥基喹啉溶液及自組裝膜穩(wěn)定性能的比較17351溶液熒光強度的比較17352穩(wěn)定性的比較1736HG2的熒光傳感分析18361汞離子的熒光傳感的分析特性18四結論20五參考文獻20ABSTRACTSELFASSEMBLEDMONOLAYERSAMSCANBEDESIGNEDACCORDINGTOOURDEMANDINMOLECULARLEVEL，ITHASMANYMERITSWHICHDONTEXITINOTHERMETHODSNOWSAMSHASBEENEXTENSIVEAPPLIEDINELECTROANALYTICALCHEMISTRYBUTITISFEWREPORTEDABOUTITSAPPLICATIONINFLUORESCENCEANALYSISFLUORESCENCEANALYSISISANIMPORTANTANDEFFECTIVESPECTRUMANALYSIS，IFWECANCOMBINECOMBINESAMSTECHNOLOGYWITHFLUORESCENCEANALYTICALMETHODANDDEVELOPANOTHERINTERFACEFLUORESCENCEANALYTICALMETHOD，ITWASEFFECTIVEINDIMINISHINGTHESAMPLEVOLUMEWITHAVIEWOFONCHIPANALYSIS，THEREFOREHASPROMISINGPROSPECTSINFLUORESCENCEANALYSISANDCHEMICALSENSORTHEFLUORESCENCEINTENSITYOF8HYDROXYQUINOLINEISLOW，INORDERTOIMPROVEITSFLUORESCENCEINTENSITY,INTHISPAPERWESYNTHESIZEDFLUORESCENCEREAGENT8HYDROXYQUINOLINEALUMINUMALOX3,ITISAVERYSIGNIFICANTELECTROLUMINSCENTMATERIALANDHASATTRACTEDGREATEDATTENTIONBOTHFROMFUNDAMENTALANDPOTENTIALAPPLICATIONPOINTOFVIEWINTHISEXPERIMENT,THESELFASSEMBLEDBILAYERMEMBRANEALOX3/CYS/AUWASFABRICATEDVIAELECTROSTATICACTIONWITHDLCYSTEINECYSMONOLAYERSONGOLD,SURFACEINORDERTOCHARACTERIZEDITSSTRUCTURE,WEMAKEUSEOFCYCLICVOLTAMMETRYCVINCOMBINATIONWITHXRAYPHOTOELECTRONSPECTRAXPSITWASFOUNDTHATTHESELFASSEMBLEDBILAYERMEMBRANEALOX3/CYS/AUHASGOODSELECTIVITYFORHG2,SOITCANBEAPPLIEDTOTHEDETECTIONOFMERCURYIONMOREOVER,WEFOUNDTHATFLUORESCENTSIGNALOFALOX3/CYS/AUCANBEQUENCHEDBYHG2KEYWORDFLUORESCENCESELFASSEMBLEDBILAYERMEMBRANE8HYDROXYQUINOLINEMERCURYION熒光性雙層膜的制備及其在超痕量汞離子檢測中的應用摘要通過AUS鍵作用將DL半胱氨酸自組裝在金表面上，利用熒光分子8羥基喹啉HOX中OH與CYS中NH3之間的靜電吸引作用組裝成雙層膜HOX/CYS/AU。在此基礎上以8羥基喹啉和氯化鋁為原料，合成熒光特性更好的8羥基喹啉鋁ALOX3,并制備熒光物質(zhì)雙層膜ALOX3/CYS/AU，熒光光譜實驗表明ALOX3/CYS/AU熒光強度和穩(wěn)定性較HOX/CYS/AU好。用制備的ALOX3/CYS/AU雙層膜測定超痕量汞離子，具有較好的穩(wěn)定性和靈敏度。關鍵詞熒光，自組裝雙層膜，8羥基喹啉,汞離子一前言自組裝膜SELFASSEMBLEDMONOLAYERS，SAMS是分子通過化學鍵相互作用自發(fā)吸附在固/液或氣/固界面，熱力學穩(wěn)定、能量最低的有序膜，由于它具有易制備、穩(wěn)定性好以及可預先設計等特點，已有大量的文獻報道和綜述13。但是在單層膜上修飾帶有熒光基團的物質(zhì)，從而可以進行熒光傳感分析的研究較少。這主要是由于金對其表面的熒光團易產(chǎn)生熒光猝滅，從而限制了自組裝膜技術在熒光分析的應用45。如果能把這兩種分析手段結合，利用自組裝技術（SAM）通過調(diào)節(jié)底液PH值來控制SAMS的帶電狀況，在SAMS表面靜電吸附上有熒光基團的熒光物質(zhì)而制成熒光性雙層膜，該自組裝膜在熒光傳感將具有良好的應用前景6。由于金表面無自然氧化膜，穩(wěn)定性好，而且與二硫化合物或硫醇形成的自組裝膜體系具有良好的穩(wěn)定性，因而以金硫體系為基礎的自組裝體系往往成為研究的首選體系7。半胱氨酸分子中含有巰基，易于通過形成AUS鍵吸附于金電極表面，借此可將半胱氨酸引入金表面制成修飾電極。8羥基喹啉作為一種性能優(yōu)異的螯合劑、萃取劑和金屬離子指示劑，可用于溶劑萃取、吸光度分析、熒光分析等89。8羥基喹啉為熒光效率較低的物質(zhì)。但它與金屬離子尤其是鋁離子螯合之后，熒光效率大大提高912，易于提純且性質(zhì)比較穩(wěn)定1315。同時作為一種含氮化合物，8羥基喹啉鋁是重金屬離子的良好配體16，對汞離子具有良好的選擇性，可用于重金屬汞離子的檢測。本論文以8羥基喹啉和氯化鋁為原料，合成熒光特性更好的8羥基喹啉鋁ALOX3。在研究比較8羥基喹啉和8羥基喹啉鋁熒光性質(zhì)的基礎上，通過控制溶液PH調(diào)整其存在形式，利用熒光物質(zhì)與半胱氨酸的靜電作用將其間接組裝在單層膜CYS/AU上，制備熒光物質(zhì)雙層膜ALOX3/CYS/AU，有效抑制了熒光物質(zhì)直接接觸金表面而引起的熒光猝滅。成功地觀察到了ALOX3/CYS/AU自組裝膜/溶液界面的強熒光，并采用電化學、熒光光譜，電子能譜和掃描電鏡等方法表征自組裝膜。同時利用金屬離子會與8羥基喹啉鋁發(fā)生作用而產(chǎn)生熒光猝滅的原理,將自組裝膜技術應用于熒光分析，構筑一新型可再生式熒光傳感和超分子識別體系。在實驗中討論了組裝電極的各種優(yōu)化條件確定了先用DL半胱胺酸溶液浸泡3小時，再用HCL溶液酸化，最后浸泡有一定PH值的熒光物質(zhì)溶液的方法,制成ALOX3/CYS/AU電極。實驗結果表明用這種修飾電極測定汞離子具有較高的靈敏度。二實驗部分21實驗儀器與試劑211儀器熒光分光光度計F4500（日本HITACHI）電化學綜合分析儀BAS100B美國BASS3500掃描電鏡（日本HITACHI）OX702電子能譜儀（英國OXFORD公司）MILLIQ基礎型美國MILLIPORE公司純化水系統(tǒng)212試劑8羥基喹啉鋁（自合成，參考17）8羥基喹啉上海曹陽中學化工廠DL半胱胺酸上海曹陽中學化工廠實驗用水為MILLIQ基礎型（美國MILLIPORE公司）純化水系統(tǒng)提供,所用試劑均為分析純以上。22實驗內(nèi)容221自組裝膜的制備2211組裝機理通過AUS鍵作用，在金電極表面組裝上DL半胱氨酸，接著酸化后，再利用靜電吸引組裝上8羥基喹啉。反應式如下圖1HOX/CYS/AU雙層膜的組裝過程2212CYS/AU的制備先將自制的金片表面用石英砂打磨，然后用AL2O3粉末拋光成鏡面后，用二次水沖洗，并超聲波清洗兩次，每次5分鐘，接著在1MOL/LH2SO4中用循環(huán)伏安法掃描10圈至穩(wěn)定（三電極體系AG/AGCL電極為參比電極，鉑絲電極為對比電極，金電極為工作電極），電位掃描范圍為05V15V。經(jīng)預處理后的金電極用二次水沖洗后浸泡在PH57的001MOL/LDL半胱氨酸溶液中3小時。取出后再用二次水沖洗以除去電極周圍吸附物,氮氣吹干后即得CYS/AU。2213HOX/CYS/AU自組裝膜的制備將CYS/AU浸泡于05MOL/L的HCL中酸化30MIN，使其表面帶正電荷，于PH10濃度為103MOL/L的8羥基喹啉溶液中浸泡約SHC2HCOHSCH2CON2N2SCH2COHN3COHSH2N3COHSCH2N3NOONCYSHHOXAUAUAUAUP57P9101小時，取出用二次水沖洗后用氮氣吹干，儲存于陰暗處。2228羥基喹啉鋁（8羥基喹啉汞）的合成將5MMOLALCL36H2OHGCL2加入到10ML體積比為11的乙醇水混合液中,再將15MMOLHOX加入40ML95乙醇溶液中,微熱攪拌至溶解，兩種溶液混合后，于60下邊攪拌邊滴加5MOL/L氨水至PH910,繼續(xù)攪拌10MIN，靜置，抽濾，分別以95乙醇和蒸餾水各洗滌3次，60下真空干燥，產(chǎn)物為黃色晶體。反應式如下圖28羥基喹啉鋁合成反應式223ALOX3/CYS/AU的制備8羥基喹啉是熒光效率低的物質(zhì)，但螯合后的8羥基喹啉鋁熒光效率大大提高，是制備熒光性自組裝膜的良好材料。其組裝機理如下圖3ALOX3/CYS/AU雙層膜的組裝過程SHC2HCOHSCH2CON2N2SCH2COHN3COHSH2N3COHSH2N3ALOX3NOALNONOALNOOP57AUAUAUAUCYSP9103KNOALNONAL3NOHH2ONALOHNOALOP9103224自組裝膜熒光光譜測定將自組裝膜用二次水沖洗并用氮氣吹干后，在熒光分光光度計F4500上測繪校正熒光光譜。150W的氙燈為激發(fā)光源，將膜置于1CM1CM的石英比色皿中，用固定架調(diào)整膜與熒光分光光度計的入射光成50，以保證最大限度接受熒光信號而干擾最小。激發(fā)和發(fā)射狹縫均為5NM。經(jīng)實驗結果表明，HOX/CYS/AU的最佳激發(fā)波長為EX270NM，引入AL3后，形成的ALOX3/CYS/AU的最佳激發(fā)波長為388NM。225電化學實驗將預處理過的金片分別浸泡01，005，001，0001MOL/LDL半胱氨酸溶液，在電化學綜合分析儀BAS100B上進行電化學實驗，分別以裸AU、CYS/AU和HOX/CYS/AU為工作電極，置于05MOL/L的KOH底液（先通N2約10MIN），進行循環(huán)伏安掃描012V，以選擇CYS/AU膜的優(yōu)化條件。226膜的結構表征用掃描電鏡電子能譜儀OX702對CYS/AU、HOX/CYS/AU和HGOX2/CYS/AU進行膜結構表征，電壓20KEV，電流02NA，在液氮保護下測定。三結果與討論318羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液溶劑、激發(fā)波長和PH的選擇311溶劑的選擇8羥基喹啉可溶于多種有機溶劑，考慮到乙醇本身無毒性，且不會影響到8羥基喹啉的熒光性質(zhì)，因此實驗中選用乙醇作為8羥基喹啉的溶劑。ALOX3不溶于水和乙醇，但能溶于三氯甲烷、丙酮、環(huán)己烷等有機溶劑。據(jù)有關文獻17報道，ALOX3的熒光量子效率主要受溶劑分子結構和溶劑溶液粘度的影響。在芳烴化合物溶劑中，ALOX3的熒光量子效率都比較低。而在氯代烴溶劑中，三氯甲烷ALOX3的熒光量子效率較大多數(shù)有機溶劑來的高。因此選用三氯甲烷作為ALOX3溶劑。3128羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液的激發(fā)波長的選擇取104MOL/L8羥基喹啉溶液進行熒光光譜測定，確定其最佳激發(fā)波長。如圖4所示當激發(fā)波長為270NM時，8羥基喹啉熒光峰最高，即熒光性最強，當激發(fā)波長高于或低于270NM，熒光峰不斷下降，因此實驗中采用EX270NM為8羥基喹啉的激發(fā)波長。由文獻17可知8羥基喹啉鋁的激發(fā)波長為388NM。因此實驗中分別采用270NM作為8羥基喹啉的激發(fā)波長和388NM作為8羥基喹啉鋁的激發(fā)波長。圖4不同激發(fā)波長8羥基喹啉乙醇溶液的熒光光譜圖3138羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液PH值的選擇考慮到溶液PH值的改變可能會對熒光強度產(chǎn)生影響，因此通過控制PH值以獲得最佳熒光效果。實驗中配制了不同PH值的濃度為104MOL/L8羥基喹啉溶液并測其熒光。實驗結果表明8羥基喹啉乙醇溶液在不同PH的溶液中熒光強度相差不是太大，8羥基喹啉鋁三氯甲烷溶液在酸性下不穩(wěn)定，易分解，由于構建組裝的要求，需把熒光物質(zhì)陰離子化使其帶上負電荷。因此在配制熒光物質(zhì)的溶液時把PH調(diào)到910左右。在PH910作用下帶負電荷，有利于通過靜電吸引組裝于CYS/AU表面。因3504045050102030405043211EX270NM2EX83EX290N4EX3MFLOURSCENITENSITYAUWAVELNGTHNM此實驗中將8羥基喹啉溶液和8羥基喹啉鋁溶液PH調(diào)到910左右。32自組裝膜優(yōu)化條件的選擇實驗中進行了各種實驗條件的選擇，最后確定出最優(yōu)的組裝條件。321DL半胱氨酸組裝條件的選擇3211半胱胺酸在金表面上自組裝的電化學表征據(jù)文獻報道18，CYS/AU膜在NAB4O7NAOHCH3CHO底液中的循環(huán)伏安掃描，伏安曲線如圖所示在092VAG/AGCL左右有一明顯的不可逆氧化峰，表征半胱氨酸已組裝到金表面上，組裝機理如下RSHRSADSHE1RSADS3H2ORSO36H5E2圖5BAREAU、CYS/AU在硼砂底液中的循環(huán)伏安圖其中R代表氨基酸功能團，吸附在金電極上的半胱胺酸于正電位的作用下,發(fā)生如式2的反應。采用05MOL/LKOH為底液將裸金和CYS/AU為工作電極進行循環(huán)伏安掃描，如圖6所示相比于裸金電極，CYS/AU在077V（AG/AGCL）左右出現(xiàn)一還原峰，該峰是吸附于金表面硫的還原脫附所致。在105V處有一峰，可能是半胱氨酸的雙聚引起的，表明半胱15100500525015050510520AUELCTRODECYS/AUELCTRODECURENT,UAPOTENIAL,V氨酸牢固的組裝于金電極表面。圖6BAREAU、CYS/AU在05MOL/LKOH底液中的循環(huán)伏安圖3212組裝DL半胱氨酸濃度的選擇在確定DL半胱氨酸的循環(huán)伏安圖中還原峰位置后，為了獲得最佳的自組裝效果,將處理過的金電極放入不同濃度的半胱氨酸溶液中，用同一根電極分別浸泡01、005、001、0001MOL/L的DL半胱氨酸,然后在KOH底液中，將裸金電極和CYS/AU電極作為工作電極在012V下分別進行循環(huán)伏安法掃描,發(fā)現(xiàn)浸泡001MOL/L的CYS/AU出峰最明顯，說明濃度為001MOL/L最為合適。3213組裝DL半胱氨酸時間的選擇本文采用浸泡半胱氨酸3小時直至浸泡24小時，組裝不同的時間后進行循環(huán)伏安掃描,發(fā)現(xiàn)在001MOL/L裝3H之后組裝效果相差不大,且浸泡3小時001MOL/L半胱氨酸溶液所制備的CYS/AU膜峰形和峰電流俱佳，且基本上趨于穩(wěn)定。文獻19有關CYS/AU電極界面電容的研究報道，修飾后的金電極雙層界面電容會降低，且隨著組裝時間的增長，界面電容不斷減少，當吸附時間超過3H后，修飾電極的界面電容幾乎不斷發(fā)生變化，說明半胱氨酸分子在3H內(nèi)可以在金電極表面吸附組裝成穩(wěn)定的自組裝膜，因此我們采用3小時的浸泡時間。00204060810120100102211BAREAU2CYS/CURENT,MAPOTENIAL,V3214組裝DL半胱氨酸PH值的選擇半胱氨酸能夠通過AUS鍵結合到金表面，并且通過分子自組裝形成一層有序的單分子修飾層。其步驟方程式所示AUHSCH2CHNH2COOHAUSCH2NH2COOH由組裝的過程來看，半胱氨酸自組裝結構中既含有COOH，又含有NH2，可以通過改變?nèi)芤旱腜H來控制CYS/AU表面的荷電情況，便于通過靜電吸引組裝上熒光物質(zhì)。不同PH值的DL半胱氨酸對電極修飾效果有很大影響，按照組裝構建要求，DL半胱氨酸帶正電，8羥基喹啉則需帶負電荷，因此需控制PH調(diào)節(jié)其狀態(tài)，據(jù)文獻報道，PH57時，DL半胱氨酸呈SCH2CHNH3COOH形式，有利于組裝。實驗過程中也配制了不同PH值同濃度的DL半胱氨酸，進行對比實驗。結果也證明了在PH為57左右組裝效果最好，因此選用PH57的DL半胱氨酸進行組裝。322CYS/AU電極酸化時間和濃度的選擇經(jīng)過反復實驗研究表明，浸泡05MOL/LHCL能使熒光物質(zhì)與DL半胱氨酸的靜電作用較強，組裝的膜熒光強度最大，因此選擇05MOL/LHCL作為酸化條件。3238羥基喹琳熒光物質(zhì)及其金屬螯合物的組裝3231確定熒光物質(zhì)的激發(fā)波長酸化后的CYS/AU浸泡在103MOL/L，PH10的8羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液中，組裝后的HOX/CYS/AU和ALOX3/CYS/AU雙層膜分別采用不同的激發(fā)波長進行熒光測定，如圖7A所示當激發(fā)波長為270NM時，組裝HOX/CYS/AU熒光效果最好。隨著激發(fā)波長的增大，熒光峰卻不斷下降，因此，HOX/CYS/AU雙層膜的熒光光譜測定時，選用EX270NM為最佳的激發(fā)波長,如圖7B所示，388NM為ALOX3/CYS/AU最佳波長。圖7不同激發(fā)波長下的HOX/CYS/AUAALOX3/CYS/AUB熒光光譜圖3232浸泡時間與熒光物質(zhì)濃度的選擇將CYS/AU浸泡在HOX溶液中若時間過長會導致金表面的吸附量過大，使膜不夠均勻，牢固，經(jīng)反復實驗證明，將CYS/AU電極浸泡在熒光溶液中1小時組裝效果好,且用時短。因此采用1小時的浸泡時間。分子的自組裝是單分子有序排列，若組裝物質(zhì)濃度太高，會使組裝在電極上的物質(zhì)雜亂無章而影響組裝效果；若濃度太低，組裝后熒光強度不高或者測不出熒光。當8羥基喹啉濃度大于102MOL/L時，濃度太濃，用于組裝雙層膜后測不出熒光，當濃度低于104時，由于濃度太低，組裝后的HOX/CYS/AU熒光強度不高。綜合考慮，實驗采用0001MOL/L的8羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液來組裝CYS/AU電極。3233PH值的選擇按照組裝設計要求，8羥基喹啉和8羥基喹啉鋁須帶有負電荷，才能與帶有正電荷的CYS/AU電極通過靜電吸引組裝成雙層膜。因此要通過控制PH值來調(diào)節(jié)8羥基喹啉和8羥基喹啉鋁的存在形式。實驗結果表明，在PH910條件下組裝雙層膜的熒光強度較好，因此選用PH910的8羥基喹啉和8羥基喹啉鋁溶液用于自組裝雙層膜。從以上的討論得知404204046048050520306090120150180A43211EX270NM83EX290N4MFLOURSCENITENSITYWAVELNGTHM4046048050520540560580601020304050607080B1EX38NM2EX73EX410NM321FLUORESCNTITENSITYAUWAVELNGTHMHOX/CYS/AU和ALOX3/CYS/AU自組裝的最佳條件是將自制金電極在001MOL/LPH57的DL半胱氨酸中浸泡3H，用二次水沖洗，氮氣吹干后，于05MOL/L的HCL酸化30MIN,，取出后用二次水沖洗，氮氣吹干，再浸泡在PH910濃度為0001MOL/L8羥基喹啉乙醇溶液和8羥基喹啉鋁三氯甲烷溶液中1H。33自組裝雙層膜的熒光光譜按以上優(yōu)化條件制備組裝雙層膜后，將裸金，CYS/AU和HOX/CYS/AU和ALOX3/CYS/AU分別置于熒光池中，在F4500熒光光度計上測其的熒光譜圖。如圖8、9所示，裸金和CYS/AU電極均沒有出現(xiàn)熒光峰，組裝8羥基喹啉的HOX/CYS/AU僅出現(xiàn)微弱的熒光峰，而用8羥基喹啉鋁組裝的ALOX3/CYS/AU于522NM左右顯示出強的熒光峰。從而說明了熒光物質(zhì)已成功組裝在金電極表面。圖8AU、CYS/AU、HOX/CYS/AU電極的熒光光譜圖4040480102030405060708090103211BAREAU2CYS/3HOX/YS/URELATIVFLOURESCNEITNSITYAUWAVELNGTHM圖9AU、CYS/AU、ALOX3/CYS/AU電極的熒光光譜圖34自組裝膜的表征341電極熒光光譜表征將裸AU、CYS/AU和HOX/CYS/AU分別測定其熒光光譜，如圖8、9所示，裸AU和CYS/AU均沒有出現(xiàn)熒光峰，只有HOX/CYS/AU和ALOX3/CYS/AU才分別在450NM和522NM處有熒光峰出現(xiàn)，表明熒光物質(zhì)已經(jīng)組裝到CYS/AU上。圖9中ALOX3/CYS/AU于EM522NM有出現(xiàn)熒光峰，而8羥基喹啉鋁三氯甲烷溶液出峰位置為511NM。這可能是由于8羥基喹啉鋁分子在自組裝膜上和在溶液中所處的微環(huán)境不同，而使分子間作用力不同所致。342膜的結構表征圖10A、B、C是CYS/AU和ALOX3/CYS/AU、ALOX3/CYS/AU浸泡汞離子前后的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，相比于CYS/AU單層膜的表面，ALOX3/CYS/AU雙層膜表面有明顯的不同。將ALOX3/CYS/AU浸泡了汞離子后，膜表面有固體顆粒出現(xiàn)圖10C。相對應的浸泡汞離子前后的ALOX3/CYS/AU膜的能譜圖也證明如此，如圖11B所示，可以發(fā)現(xiàn)浸泡汞離子后的ALOX3/CYS/AU能譜圖中有HG元素出現(xiàn)，推測是汞離子與ALOX3/CYS/AU作用而結合在膜表面上。404805205600102030405060708090103211BAREAU2CYS/3LOX3/CYS/AURELATIVEFLOURESCNEITNSITYAUWAVELNGTHNMABC圖10CYS/AU掃描電鏡圖ALOX3/CYS/AU浸泡HG2前B和后C的掃描電鏡圖AB圖11ALOX3/CYS/AU在浸泡HG2前A和后B的電子能譜圖358羥基喹啉鋁、8羥基喹啉溶液及自組裝膜穩(wěn)定性能的比較351溶液熒光強度的比較實驗過程中，分別對同一濃度下的8羥基喹啉鋁、8羥基喹啉溶液及其自組裝分別進行熒光光譜測定，從圖9可以看出，表明8羥基喹啉鋁溶液和自組裝雙層膜熒光效果較8羥基喹啉好。金屬離子本身沒有熒光特性，但由于它的存在，可使一些原來不發(fā)生熒光的物質(zhì)發(fā)生熒光或使弱熒光物質(zhì)成為強熒光物質(zhì)，這種作用稱為金屬離子微擾下的配位體發(fā)光。那些具有穩(wěn)定的價態(tài)，而且電子構型屬于充滿、半充滿或全空的金屬離子，它們所形成的8羥基喹啉螯合物具有強的熒光特性。AL3是一種穩(wěn)定的氧化態(tài)，其價電子軌道全空，8羥基喹啉鋁的配位體OX在A13的微擾下，受激發(fā)發(fā)生躍遷，然后發(fā)射強的熒光。352穩(wěn)定性的比較實驗結果表明8羥基喹啉易受潮變黃，固體及溶液露置于空氣中變黃進而變黑，在空氣中及高溫下是不穩(wěn)定的，并且組裝HOX/CYS/AU雙層膜穩(wěn)定性差，放置一周后再進行測定，測不出熒光。8羥基喹啉與鋁離子的絡合作用很強，但是溶液則是不穩(wěn)定的，其溶液靜置一周后便會由淺黃色變?yōu)楹稚梁谏?。在實驗中，都使用新鮮配制的8羥基喹啉鋁溶液。在對其溶液的穩(wěn)定性研究的同時，還進行了以下的實驗L測量組裝后的ALOX3/CYS/AU雙層膜的熒光強度，放置五周后（避光保存），再測量其熒光強度，發(fā)現(xiàn)兩者的熒光強度并沒有發(fā)生變化。膜的穩(wěn)定性較好。綜合熒光強度和穩(wěn)定性能兩方面來考慮，在選用雙層膜對汞離子進行測定實驗中，采用8羥基喹啉鋁來修飾CYS/AU以此自組裝雙層膜來實現(xiàn)對汞離子較高靈敏度和選擇性的測定。36HG2的熒光傳感分析361汞離子的熒光傳感的分析特性實驗過程中發(fā)現(xiàn)HG2的作用會導致8羥基喹啉鋁熒光物質(zhì)的熒光強度減弱，即發(fā)生熒光猝滅，可用于HG2傳感分析?；跓晒忖绲脑?，實驗中將組裝電極應用于HG2的熒光傳感分析。以I0/I對汞離子濃度作圖，如圖12（A）所示隨著HG2的增加，ALOX3/CYS/AU自組裝膜熒光強度不斷下降。為了說明測定低濃度汞離子的準確性,進行了空白實驗。結果如圖12（B）所示二次水中汞離子濃度低,在實驗中不產(chǎn)生干擾。42045048051054057060204060801012014016018020（B）空白實驗V水ML0水1V水ML2RELATIVFLOURESCNEITNSITYAUWAVELNGTHM390420450480510540570600204060801012014016018020（A）猝滅實驗HG2105MOL/LVL018624550921106930RELATIVFLOURESCNEITNSITYAUWAVELNGTHM圖12猝滅實驗與空白實驗比較圖形ALOX3/CYS/AU自組裝膜對HG2的響應線性圖如圖13所示線性相關系數(shù)R09937。圖13ALOX3/CYS/AU自組裝隨汞離子濃度變化的熒光強度變化曲線為了探討HG2對8羥基喹啉鋁的作用機理，進行8羥基喹啉汞與8羥基喹啉鋁熒光性能的比較，如圖14所示8羥基喹啉鋁的熒光性能優(yōu)于8羥基喹啉汞，金屬鋁離子具有增強HOX的熒光特性，而HG2的加入使8羥基喹啉溶液的熒光反而下降。有可能是因為汞離子將鋁離子替代下來，發(fā)生反應生成8羥基喹啉汞使熒光強度下降。為了進一步說明實驗的機理，進行HG2對ALOX3溶液熒光強度的影響實驗，實驗結果表明隨著HG2濃度的增大，ALOX3溶液熒光強度不斷下降。且在溶液中下降的趨勢比在自組裝膜上下降的更快，此實驗進一步說明有可能是汞離子與ALOX3發(fā)生反應而使熒光強度下降。2024681012140981010210410610810121416ALOX3SAMSELCTRODEY09340136105XI/CHG105MOL/L圖148羥基喹啉鋁、8羥基喹啉汞與8羥基喹啉溶液熒光譜圖圖15HG2對ALOX3溶液的猝滅實驗四結論1、通過改變?nèi)芤篜H來調(diào)整熒光試劑8羥基喹啉（即8羥基喹啉鋁）和半胱氨酸的荷電狀態(tài)，借靜電吸引間接組裝8羥基喹啉（8羥基喹啉鋁）于已組裝有DL半胱氨酸的金表面，而獲得具有熒光特性的404505050606500510152025303540455032118羥基喹啉鋁溶液2羥基喹啉溶液38羥基喹啉汞溶液RELATIVEFLOURESCNEITNSITYAUWAVELNGTHNM4040480520051015202530HG2107MOL/LVL009261342571840FLOURSCENITENSITYAUWAVELNTHMHOX/CYS/AU（ALOX3/CYS/AU）雙層膜。并確定了最佳組裝條件在001MOL/LPH57DL半胱氨酸中浸泡3小時，用05MOL/L的HCL酸化30MIN,再浸泡PH9100001MOL/L8羥基喹啉（即8羥基喹啉鋁）1H。2、實驗結果表明，在8羥基喹啉金屬螯合物中，金屬鋁離子具有增強HOX的熒光特性，而汞離子對8羥基喹啉的熒光有猝滅作用，因此根據(jù)以上組裝條件制備的8羥基喹啉鋁自組裝雙層膜，成功地觀察到了自組裝膜界面/溶液的熒光，并將其應用于重金屬HG離子的測定。五參考文獻1李景虹自組裝膜電化學MBEIJING高