一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y₂O₃:Tb³⁺@SiO₂?NH₂熒光傳感器陣列制備方法
【專利摘要】一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3:Tb3+@SiO2?NH2熒光傳感器陣列制備方法，所述的熒光傳感器陣列內(nèi)部的印記識別位點可與有機氯農(nóng)藥分子（目標分子）相互作用，目標分子與識別位點上的Tb3+配位形成有機配體，利用Tb3+熒光強度的改變實現(xiàn)對目標分子的檢測，其制備過程包括三個步驟：首先，制備Y2O3:Tb3+熒光粉，然后，合成具有識別印記目標分子能力Y2O3:Tb3+@SiO2?NH2熒光探針，最后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，將上述具有識別印記目標分子能力的熒光探針的懸浮液滴在硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到對目標分子高選擇性識別和高敏感信號檢測的熒光傳感器陣列。
【專利說明】
_種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3: Tb3+@S i O2-NH2熒光傳感器陣列制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及材料科學領(lǐng)域，特別涉及具有檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2-光傳感器陣列制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在對農(nóng)藥的檢測和相關(guān)的熒光傳感器陣列的探索已經(jīng)引起了社會研究機構(gòu)廣泛的關(guān)注并取得富有成效的探索。特定農(nóng)藥的實驗室檢測已經(jīng)通過波譜法、色譜法和酶抑制法等方法被廣泛的應用。這些傳統(tǒng)的分析技術(shù)能夠滿足分析中的基本要求，如選擇性，可靠性，準確性和可重復性，但是這些檢測方法是昂貴的、耗時的和繁瑣笨重的，因為檢測中樣品必須是脫離檢測現(xiàn)場送往實驗室去分析，不能夠做到實時實地的檢測。綜上所述，有必要尋求一種能夠快速和便捷的檢測有機氯農(nóng)藥的方法。因此，為了解決農(nóng)藥檢測的問題，迫切地需要熒光傳感器陣列能夠?qū)δ繕朔治鑫镉袡C氯農(nóng)藥分子提供一種高選擇性、高靈敏、快速響應、低成本和原位檢測。
[0003]目前，我國殺蟲劑占農(nóng)藥總產(chǎn)量75%左右，其中有機氯類殺蟲劑(Organophosphorus pesticides，簡稱OPs)產(chǎn)量占70%。隨著高毒農(nóng)藥的禁用，以前廣泛使用的甲胺磷等高毒品種逐漸被氯氰菊酯、毒死蜱等中低毒品種取代。氯氰菊酯又稱為滅百可、興棉寶(Cymbush)、滅百靈(Ripcord)、安綠寶(Arrivo)、賽波凱(Cyperkill)，工業(yè)品為黃色至棕色粘稠固體，60°C時為粘稠液體。氯氰菊酯為中等毒性殺蟲劑，作用于昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，通過與鈉通道作用來擾亂昆蟲的神經(jīng)功能。具有觸殺和胃毒作用，無內(nèi)吸性，對某些害蟲的卵具有殺傷作用。用此藥防治對有機氯產(chǎn)生抗性的害蟲效果良好，在農(nóng)業(yè)上，主要用于苜蓿、禾谷類作物、棉花、葡萄、玉米、油菜、梨果、馬鈴薯、大豆、甜菜、煙草和蔬菜上防治鞘翅目、鱗翅目、直翅目、雙翅目、半翅目和同翅目等害蟲。
[0004]使用殺蟲劑增加農(nóng)林牧副漁產(chǎn)量的同時，殘留在農(nóng)業(yè)、牧業(yè)和漁業(yè)產(chǎn)品中的氯氰菊酯可以通過食物鏈的富集作用轉(zhuǎn)移至人體，含有毒性，對皮膚粘膜有刺激作用，對眼睛有中度刺激作用，因此，探測環(huán)境和食品中農(nóng)藥痕量殘留一直是人們追尋的目標。研究發(fā)現(xiàn)，由于氯氰菊酯殺蟲譜廣、藥效迅速，對光、熱穩(wěn)定，雖然其殘留的超標率并不高，但事實上卻是目前蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品檢測中檢出率最高的農(nóng)藥之一?，F(xiàn)行國家和行業(yè)標準中對氯氰菊酯的檢測多采用高效液相色譜法，步驟繁瑣、有機試劑用量大、易造成環(huán)境污染。此外，食品和環(huán)境基質(zhì)組分復雜，痕量指定成分容易被掩蔽，也為檢測工作增添了巨大的障礙。
[0005]在新型的檢測技術(shù)中分子印記技術(shù)是通過模板分子(目標分子)與功能單體以共價鍵或非共價鍵相互作用，將模板分子固定在交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)中，模板分子的除去，留下與模板分子的形狀和功能相匹配的孔洞，從而在合成材料中創(chuàng)造出具有高親和力和高選擇性的分子識別位點(人工抗體)(Wulff，G.Chem.Rev., 2002，102，1.；ffulff, G.Angew.Chem.1nt.Ed.1995，34，1812.；Haupt, K.; Mosbach, K..Chem.Rev.2000， 100， 2495.;Zimmerman， S.C.; Lemcoff， N.G.Chem.Commun.2004， 5.)。早在1972年Wulff研究小組首先成功制備出了分子印記聚合物(Molecularly imprintedpolymers，MIPs)其研究主要集中在預組裝聚合物合成上，其原理是使模板分子和功能單體通過可逆共價鍵形成復合物后再交聯(lián)聚合(Wulff G，Sarhan A.Use of polymers withenzyme-analogous structures for the resolut1n of racemates.Angew.Chem.1nt.Ed.1972，11，341.)。預組裝聚合物優(yōu)點是專一性好和選擇性強。但有其致命的弱點，制備過程復雜，反應條件苛刻，對模板分子有較大的限制，功能單體和模板分子選擇范圍小、響應速度慢和模板分子難于完全去除，而且所制備的聚合物在制備和識別過程中對模板分子的存在響應慢等缺點，因此發(fā)展較慢。1980年后自組裝聚合物開始合成，特別是在1993年Mosbach有關(guān)非共價分子印記聚合物合成的報道使分子印記技術(shù)更加充滿了活力(Norrlow O, Glad M, Mosbach K.Acrylic polymer preparat1n containingrecognit1n sites on obtained by imprinting with substrates.Chromatography,1984，299，29.)。在此方法中，模板分子可通過多種非共價鍵作用(包括氫鍵、金屬鍵、靜電力、疏水力和范德華力等)與功能單體結(jié)合，制備簡單，適用范圍廣，所制備的聚合物具有可與天然抗體相媲美的識別性能，分子印記技術(shù)便成為國內(nèi)外的研究熱點。
[0006]分子印記材料要真正應用到實際樣品中痕量農(nóng)藥殘留組分選擇性的分離、快速的富集，并以敏感的光學信號輸出，分子印記材料應該具備對目標分子具有高親和力，快速結(jié)合動力學，能夠后功能化以及一致材料形態(tài)等要求。但是，目前通過傳統(tǒng)方法制得的印記聚合物在分子識別實際應用中面臨許多需要克服的難點，概括起來可分為以下幾個方面:(I)由于分子印記聚合物的交聯(lián)密度高，處于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的模板分子無法完全除去(Markowitz, M.A.; Kust, P.R.; Deng , G.; Schoen, P.E.; Gaber, B.P.Langmuir 2000, 16,.1759.；Rao, M.S.; Dave, B.C.J.Am.Chem.Soc.1998, 120,13270.) ; (2)由于有效位點的數(shù)量小，對目標分子的親和力??；(3)目標分子很難擴散進入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的印記點，所以對目標分子的結(jié)合動力學慢;(4)分子印記聚合物通常是無規(guī)則形狀的材料，與傳感器件的兼容性差。因此，傳統(tǒng)方法合成出來的分子印記聚合物常常表現(xiàn)出高選擇性、低的結(jié)合容量和差的位點可接近性以及慢的結(jié)合動力學等特點，鑒于此合成高選擇性、結(jié)合容量高、位點容易接近和結(jié)合動力學速度快的并具有規(guī)則形貌的分子印記聚合物材料一直是人們追求的目標(Hayden, 0.; Mann, K.J.; Krassnig, S.; Dickert, F.L.Angew.Chem.1nt.Ed.2006, 45，2626；Schmidt, R.H.; Mosbach, K.; Haupt,K.Adv.Mater.2004, 16， 719.)。
[0007]2012年河南工業(yè)大學的沈妍靜在其碩士畢業(yè)論文《利用片段印跡技術(shù)對食品中擬除蟲菊酯類物質(zhì)的分析研究》中利用片段印跡分子，合成一系列新型印跡聚合物，對聚合物形態(tài)特征進行表征，研究了其吸附能力、選擇能力等，將合成的印跡聚合物制成固相萃取柱對擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留進行樣品前處理，建立了蜂蜜中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的樣品測定方法。通過比較擬除蟲菊酯類的分子結(jié)構(gòu)、與功能單體相互作用后的紫外偏移和合成印跡聚合物的吸附能力選定二苯醚-聯(lián)苯共晶作為替代模板，采用本體聚合方法，以二苯醚-聯(lián)苯共晶作為替代模板，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑，制備了對擬除蟲菊酯類農(nóng)藥有選擇性的片段印跡聚合物。模板分子的滲漏是分子印跡固相萃取柱面臨的最大問題之一，而這種方法繁瑣、過程復雜，技術(shù)要求高，對痕量農(nóng)藥的檢測缺乏快速、靈敏、高效的檢測方法以及目標分子進入識別位點無法以敏感信號輸出。[O OO8 ]在敏感信號輸出方面，焚光分子是對目標分析物的高靈敏響應的理想材料。在各種信號傳感器中，基于熒光“關(guān)”或熒光“開”機理的光學可尋址傳感器已經(jīng)被證明是研究者在許多挑戰(zhàn)的環(huán)境中所期盼對各種小分子目標分析物檢測的方法，由于該檢測方法的高信號輸出和可靠的檢測結(jié)果。熒光“開”機理的化學傳感器對有機氯農(nóng)藥氯氰菊酯用熒光方法檢測是極其有利的。受光照射后激發(fā)態(tài)稀土離子會發(fā)生能級躍迀，導致了光致發(fā)光，這種熒光增強依賴于配體能量轉(zhuǎn)化的大小。國家納米科學中心的梁興杰等人公開了發(fā)明專利“一種熒光分子探針及其制備方法和應用(CN201410231022.9)”，該發(fā)明專利中的熒光分子探針具有親水多肽，能夠提高熒光分子探針在水溶液中的溶解性和穩(wěn)定性，疏水烷基鏈能夠嵌入細胞膜，受限發(fā)光基團只在受限條件下發(fā)射熒光，可用于細胞膜標記的熒光分子探針。這種技術(shù)解決的是熒光信號敏感輸出問題，沒有解決對目標分析物選擇性識別問題，因此，合成高選擇性，高敏感信號輸出熒光探針是科學工作者不斷追求的目標。
[0009]在實用的發(fā)光材料中，稀土離子摻雜的無機發(fā)光材料的應用是最廣泛的。無機發(fā)光材料通常包括稀土離子和過渡金屬離子摻雜的各種金屬氧化物、金屬硫化物、復合氧化物和無機鹽等。近年來稀土發(fā)光材料正逐漸取代非稀土發(fā)光材料被廣泛地應用在顯示、照明、信息存貯放大以及醫(yī)學診斷等各個領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬豢扇〈淖饔?。稀土發(fā)光材料的研究也成為發(fā)光材料研究的重點和前沿。其優(yōu)點是轉(zhuǎn)換率高，發(fā)射波長從紫外、可見直到紅外各種波長的光，且物理化學性質(zhì)穩(wěn)定。同時稀土離子對光的吸收發(fā)生在內(nèi)層4f電子的不同能級之間的躍迀，產(chǎn)生吸收光譜譜線很窄，因此呈現(xiàn)出的顏色鮮艷純正。用稀土離子摻雜制備的具有特殊物理和化學性質(zhì)的熒光粒子，在光子晶體、催化劑、診斷學和藥理學上的應用潛能引起了研究者的廣泛興趣。目前已使用鋱、銪、鏑等稀土離子摻雜金屬氧化物、金屬硫化物、復合氧化物和無機鹽等合成熒光粒子。因為它們能夠提供較明亮的發(fā)光性能，較高的清晰度，較低的光散射，通過改變稀土離子的摻雜量可以改變熒光粒子的物理特性。
[00?0]近年來，國內(nèi)外學者對稀土離子的研究越來越感興趣，尤其是稀土金屬鋪。2014年哈爾濱工業(yè)大學的王瑩在其博士論文《銪鋱有機配合物的制備與金屬離子摻雜及熒光性能研究》中通過比較研究不同稀土金屬離子、過渡金屬離子及堿金屬離子摻雜對鋱和銪配合物熒光性的影響作用及摻雜配合物的性質(zhì)，并考察了具有強熒光敏化作用的金屬離子的最佳摻雜量，對摻雜配合物的能量傳遞機制和摻雜離子的熒光敏化作用機理進行了探討。從配體的性質(zhì)、摻雜金屬離子與發(fā)光稀土離子的半徑差角度研究了摻雜金屬離子的熒光敏化作用規(guī)律。摻雜金屬離子對不同體系的熒光強度有不同影響，其熒光敏化作用可能與摻雜金屬離子的振動能級、摻雜金屬離子與發(fā)光稀土離子半徑差、摻雜離子在配合物中的存在形式及配體的性質(zhì)相關(guān)。2006年斯里瓦斯塔瓦等人委托中國香港專利公司公開了發(fā)明專利“熒光體材料、由其提供的熒光燈及其制備方法(CN201410806816.3 )”中提到在熒光燈中使用且含有較低水平的一種或多種成分如稀土熒光體的稀土元素的熒光體材料，即鋱，該發(fā)明提供熒光體粒子、使用它們來制造熒光燈的方法和利用所述粒子的熒光燈，熒光體粒子具有由殼包裹的核，含有用至少鋱離子摻雜(激活)的GdMgB5O1Q作為吸收紫外光子以發(fā)射綠色光譜光的含稀土的熒光體組合物，所制熒光燈效果比較好。目前，稀土金屬鋱可以用于所有高性能綠色熒光體中。2013年哈爾濱工業(yè)大學的范瑞清等人公開了發(fā)明專利在“一種含草酸的二維鋱配位聚合物綠色熒光材料及其制備方法(CN103193812A)”中摒棄傳統(tǒng)使用無機物硫化物、鋁酸鹽系、磷酸鹽系、硼酸鹽和硅酸鹽系等作為LED用綠色熒光材料，解決現(xiàn)有的有機綠色發(fā)光材料穩(wěn)定性差和現(xiàn)有方法制備的有機綠色發(fā)光材料產(chǎn)率低的問題，而提供一種含草酸的二維鋱配位聚合物綠色熒光材料及其制備方法，此方法制備的熒光材料穩(wěn)定性較好，可以在空氣中長時間放置不變質(zhì)，同時發(fā)明將含有光學活性的Tb3+和含有共軛Ji鍵的3-甲基-2-羧基吡啶與小分子草酸反應制得新型的鋱-草酸-3-甲基-2-羧基吡啶晶體，該晶體作為綠色熒光材料具有準確的空間結(jié)構(gòu)和分子式，而且對電子躍迀和能量傳遞有利，具有良好的綠色發(fā)光性能，且操作簡單所呈現(xiàn)的單色性比較好。
[0011]在本發(fā)明中，我們報道了基于稀土螯合發(fā)光原理發(fā)明了一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備方法，實現(xiàn)對痕量有機氯農(nóng)藥分子的選擇性識別和檢測。￥203: Tb3+尤其適合作為熒光探針，Y2O3是一種廣泛應用的發(fā)光材料的基質(zhì)，在此基礎(chǔ)上摻入相關(guān)稀土元素制得的熒光功能性材料，由研究過程觀察一些很有意義的奇異現(xiàn)象，例如，Y2O3: Eu3+主要應用于彩色電視機熒光屏及稀土三基色，Y2O3: Tm是一種新型藍色熒光材料，大量應用于大屏幕平板顯示器，這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)我們來探索基于稀土螯合發(fā)光原理化學傳感器對有機氯農(nóng)藥目標分子高選擇性、高靈敏的檢測。當選擇一個合適的熒光材料，與有機配位體形成配合物后被激發(fā)的有機配體的能量能轉(zhuǎn)移給金屬離子回基態(tài)時放出能量，熒光強度改變實現(xiàn)對有機氯農(nóng)藥殘留檢測。因此，發(fā)明了一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備方法，這種熒光傳感器陣列通過稀土螯合發(fā)光原理在液相中能夠檢測到納摩爾濃度級有機氯農(nóng)藥分子，這種對有機氯分子選擇性的進入識別位點，與Tb3+形成有機配體，實現(xiàn)了從有機氯農(nóng)藥分子至Tb3+能量轉(zhuǎn)移，使Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列中熒光探針的熒光強度改變，以Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光作為探針、基質(zhì)中的選擇性識別位點為顯現(xiàn)出對有機氯農(nóng)藥分子高選擇性、高靈敏和痕量的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明目的:針對目前現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明首次利用Y2O3為基質(zhì)，以稀土離子Tb3+為摻雜離子，用3-氨丙基三乙氧基娃燒(3_aminopropyltriethoxysilane，APTS)易于與稀土離子Tb3+形成配合物，再利用正硅酸乙酯利于水解，制備了一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備方法，并首次將Y2O3: Tb3+OS12-NH2用于對痕量有機氯農(nóng)藥分子(氯氰菊酯分子)的識別與檢測。所述方法首先是將Y2O3和Tb4O7固體加入到濃硝酸與水混合溶液中，溶解后倒入正硅酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液中，加入氨水調(diào)節(jié)PH值，在酸性催化作用下經(jīng)攪拌陳化的凝膠，凝膠后煅燒得到Tb3+標記的Y2O3: Tb3+熒光粉，再用3-氨丙基三乙氧基硅烷和有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)與稀土離子Tb3+螯合形成雙配體配合物，過量的3-氨丙基三乙氧基硅烷與正硅酸乙酯水解使Y2O3: Tb3+表面包裹一層S12-NH2，從而合成了一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列，洗脫有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)后，其擁有對有機氯農(nóng)藥分子選擇性的識別位點，有機氯農(nóng)藥分子進入熒光探針的選擇性的識別位點后，將進一步與識別位點上的Tb3+發(fā)生相互作用，使其與Tb3+配位形成有機配體，有機配體吸收能量后，將能量轉(zhuǎn)移給Tb3+，利用熒光探針的熒光強度改變，實現(xiàn)對農(nóng)藥分子高選擇性識別和高敏感檢測。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3:Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征在于:所述Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列內(nèi)部的印記識別位點可與有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)相互作用，使有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)與識別位點上的金屬離子Tb3+配位形成有機配體，利用金屬離子Tb3+熒光強度的改變實現(xiàn)對目標分子的檢測，其制備過程包括如下三個步驟:
1.1第一步是Y2O3:Tb3+熒光粉的制備:首先，用萬分之一電子天平分別稱量1.8190 g?1.8390 g Y2O3,0.0729 g?0.0749 g Tb4O7固體置于50 mL單頸磨口燒瓶中，然后將體積比為1:1的濃硝酸與水的混合溶液10 mL加入到上述燒瓶中，超聲分散10 min?15 min后，再靜置反應15 min?25 min，再將15 mL體積比為1:4的正硅酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液加入至上述反應后的溶液中，用氨水調(diào)節(jié)其PH值，然后將混合反應溶液溫度升至500C?70°C，在酸性催化作用下以750 r/min轉(zhuǎn)速攪拌、回流5 h ~ 7 h，陳化20 h ~ 24 h得凝膠，將所得凝膠在70°C?90°C下真空烘箱中干燥得白色粉末，再將干燥后的粉末移至程序控溫爐中，以5°C/min的速度升溫至1000°C并在該溫度下持續(xù)煅燒2 h?3 h，得Y2O3 = Tb3+熒光粉；
1.2第二步是Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光探針制備:首先，稱取上述所制備0.8670 g?0.8690 g Y2O3:Tb3+熒光粉，將其與I mL?2 mL的正硅酸乙酯、0.5 mL?1.5 mL硅烷化偶聯(lián)劑和40 mg?60 mg目標分子分別加入到盛10 mL無水乙醇的單頸燒瓶中，超聲分散5min，用磁力攪拌器在氮氣氣氛下以每分鐘750轉(zhuǎn)的攪拌速度反應17 h ~ 19 h，再用無水乙醇超聲分散、離心洗滌3次，然后再分散在無水乙醇中，最終得到印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針懸浮液，用有機溶劑洗脫目標分子后，得到了對目標分子識別和檢測的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針，其他的目標分子印記合成同上述步驟類似；
1.3第三步是Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備:首先，采用光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯均勻的涂抹在硅片上，在光掩膜下經(jīng)過紫外燈曝光后，沉浸在顯影液中顯影，然后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，在硅片表面制作出微洞陣列或凹槽陣列，留在硅片表面的光掩膜用丙酮清洗去除，然后將上述去除了印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針的懸浮液滴到硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到能夠檢測目標分子的Y2O3: Tb3+@Si02-NH2焚光傳感器陣列。
[0014]作為對現(xiàn)有技術(shù)的進一步改進，所說的有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)是氯氰菊酯。所說的其他的目標分子分別是毒死蜱和馬拉硫磷。所說的Y2O3:Tb3+@Si02_NH2焚光傳感器陣列內(nèi)部的印記識別位點是具有與目標分子結(jié)構(gòu)、大小和功能基互補的空穴結(jié)構(gòu)。所說的洗脫目標分子的有機溶劑是體積比為2:8的丙酮與乙酸混合溶液。所說的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對有機氯農(nóng)藥分子探測是基于稀土螯合發(fā)光原理。所說的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列識別位點上的金屬離子Tb3+能夠識別氯氰菊酯分子且輸出信號。所說的Y2O3:Tb3+@Si02_NH2焚光傳感器陣列識別位點上的金屬離子Tb3+與有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)形成有機配體發(fā)生了從有機氯農(nóng)藥分子到金屬離子Tb3+的能量轉(zhuǎn)移。所說的硅烷化偶聯(lián)劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0015]相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果
近年來，以稀土發(fā)光材料中稀土金屬離子為熒光標記的分子印記吸引了大批研究者的興趣。2014年，江蘇大學的高林等公開了 “一種熒光檢測三氟氯氰菊酯的分子印跡聚合物的制備方法(CN103881020A)”的發(fā)明專利，該發(fā)明專利提供一種檢測擬聚菊酯類農(nóng)藥的分子印跡聚合物的制備方法，利用沉淀聚合法合成了以擬除蟲菊酯三氟氯氰菊酯(Cyhalothrin)為模板分子，丙稀酰胺(Aery lamide，AA)為功能單體，稀丙基焚光素作為焚光試劑、乙二醇二甲基丙稀酸酯(Ethylene Glycol Dimethacrylate，E⑶MA)為交聯(lián)劑，2，2 ’ -偶氮二異丁腈(2，2-Azobisisobutyronitrile，AIBN)為引發(fā)劑的焚光分子印跡聚合物，制備的熒光印跡聚合物具有高的靈敏性和較低的檢出限，且對三氟氯氰菊酯具有較強的選擇性識別能力。該發(fā)明方法存在的最大缺陷就是識別位點少，大量的識別位點都是分布在聚合物的基質(zhì)內(nèi)部，目標分析物無法洗脫和進入，對目標分析物結(jié)合量少，結(jié)合動力學慢，影響選擇性識別能力。
[0016]2013年廣西師范學院的黃珊等人公開發(fā)明專利“一種利用熒光納米CdSe量子點探針檢測氯氰菊酯農(nóng)藥的方法(CN103592273A)”，該發(fā)明專利報道了氯氰菊酯能淬滅CdSe量子點熒光探針的熒光現(xiàn)象，利用熒光淬滅的線性關(guān)系可以實現(xiàn)快速靈敏檢測溶液中的氯氰菊酯農(nóng)藥，量子點具備其他常見的有機熒光染料和熒光蛋白所不具備的優(yōu)越的光譜性質(zhì)，如激發(fā)光譜寬而連續(xù)、發(fā)射光譜窄而對稱、熒光量子產(chǎn)率高、熒光穩(wěn)定性強等，這些優(yōu)越的光譜性質(zhì)使熒光納米CdSe量子點作為熒光探針而廣泛應用于生化分析檢測中，這種方法靈敏度高、操作簡單，實現(xiàn)了熒光納米探針對氯氰菊酯農(nóng)藥的檢測。但是，該發(fā)明方法中用CdSe量子點探針檢測氯氰菊酯農(nóng)藥殘留分子的最大缺陷就是無選擇性，無法識別目標分析物分子，僅是通過熒光信號的改變來判斷對目標分析物檢測。
[0017]本發(fā)明中的熒光探針的制備方法如下:首先，用萬分之一電子天平分別稱量1.8190 g ?1.8390 g Y2O3,0.0729 g ?0.0749 g Tb4O7固體置于50 mL單頸磨口燒瓶中，然后將體積比為1:1的濃硝酸與水的混合溶液10 mL加入到上述燒瓶中，超聲分散10 min?15 min后，再靜置反應15 min ~ 25 min，將10 mL體積比為1:4的正娃酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液加入至上述反應后的溶液中，用氨水調(diào)節(jié)PH值，然后將混合溶液溫度升至50°C?70°C，在酸性催化作用下以750 r/min轉(zhuǎn)速攪拌、回流5 h ~ 7 h，陳化20 h ~ 24 h得凝膠，將所得凝膠在70°C?90°C下真空烘箱中干燥得白色粉末，再將干燥后的粉末移至程序控溫爐中，以TC/min的速度然后升溫至1000°C并在該溫度下持續(xù)煅燒2 h?3 h，得Y2O3:Tb3+熒光粉;然后，稱取上述所制備0.8670 g?0.8690 g Y2O3 = Tb3+熒光粉，將其和ImL?2mL的正娃酸乙酯、0.5 mL?1.5 mL娃燒化偶聯(lián)劑，和40 mg?60 mg目標分子分別加入到盛10 mL無水乙醇的單頸燒瓶中，超聲分散5 min，用磁力攪拌器在氮氣氣氛下以每分鐘750轉(zhuǎn)的攪拌速度反應17 h ~ 19 h，最終得到印記目標分子的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光探針，用有機溶劑洗脫目標分子后，得到了對目標分子識別和檢測的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針，其他的目標分子印記合成同上述步驟類似;最后，采用光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯均勻的涂抹在硅片上，在光掩膜下經(jīng)過紫外燈曝光后，沉浸在顯影液中顯影，然后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，在硅片表面制作出微洞陣列或凹槽陣列，留在硅片表面的光掩膜用丙酮清洗去除，然后將上述去除了印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光探針的懸浮液滴到硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到能夠檢測目標分子的Y2O3:Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列。
[0018]綜上所述，一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備方法具有以下優(yōu)點:
其一:所制備的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對有機氯農(nóng)藥分子具有高選擇性的識別和高敏感信號輸出。
[0019]其二:所制備的γ2θ3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對有機氯農(nóng)藥分子具有選擇性識別位點，目標分子進入識別位點后，與標記在識別位點處的Tb3+形成了有機配位體。因此，有機氯農(nóng)藥分子進入識別位點并與Tb3+形成配體后，熒光探針的熒光強度改變，實現(xiàn)對有機氯農(nóng)藥分子的檢測?？梢姡景l(fā)明所提供的方法是通用的，實用范圍比較廣泛。
[0020]其三:選擇溶膠氧化硅殼層作為印記材料基質(zhì)是因為其具有以下優(yōu)點:
(I)容易合成溶膠氧化硅殼層，其殼層厚度能夠在5nm-2000nm范圍內(nèi)，擁有較大的表面積，相對較低成本;(2)在反應過程中具有化學和熱的穩(wěn)定性不與有機溶劑反應;(3)表面容易嫁接有機官能團；(4)對環(huán)境無害。
[0021]其四:所合成的Y2O3= Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列與傳統(tǒng)的稀土熒光材料相比較，擁有金屬離子標記的識別位點，提高對目標分子選擇性識別的同時，還具備了高敏感信號輸出，利用稀土螯合發(fā)光原理，實現(xiàn)了對目標分析物有機氯農(nóng)藥分子選擇性的識別和高敏感的檢測。
【附圖說明】
[0022]圖1Y2O3:Tb3+OS12-NH2無水乙醇溶液的歸一化紫外可見吸收光譜圖(a)和熒光發(fā)射光譜圖(b)。插圖(I)和(2)分別是100tC下煅燒后的Y2O3 = Tb3+熒光探針在自然光下和265nm紫外燈下的圖片。
[0023]圖2制備的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列。
[0024]圖3Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中的熒光探針對氯氰菊酯高選擇性，高靈敏性探測示意圖。
[0025]圖4Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度氯氰菊酯熒光強度的變化，從上至下氯氰菊酯的濃度依次是0M，10—9M, 10—8M, 10—7M, 10—6M, 10—5M, 10—4M。。
[0026]圖5Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度毒死蜱熒光強度的變化，從上至下毒死蜱的濃度依次是0M，10—9M, 10—8M, 10—7M, 10—6M, 10—5M，1-4M0
[0027]圖6Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度馬拉硫磷熒光強度的變化，從上至下馬拉硫磷的濃度依次是0M，10—9M, 10—8M, 10—7M, 10—6M, 10—5M, 10—4M。
[0028]圖7Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列對不同濃度的氯氰菊酯熒光強度的變化，從上至下氯氰菊酯的濃度依次是OM，I X 10—5M，2 X 10—5M，3 X 10—5M，4 X 10—5M，5 X 10—5M，6 X10—5M，7 X 10—5M，8 X 10—5M，9 X 10—5M，I X 10—4M0
[0029]圖8Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度毒死蜱熒光強度的變化，從上至下毒死蜱的濃度依次是0M，I X 10—5M，2 X 10—5M，3 X 10—5M，4 X 10—5M，5 X 10—5M，6 X 10—5M,7 X 10—5M，8 X 10—5M，9 X 10—5M，I X 10—4M0
[0030]圖9Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度馬拉硫磷熒光強度的變化，從上至下馬拉硫磷的濃度依次是0M，I X 10—5M，2 X 10—5M，3 X 10—5M，4 X 10—5M，5 X 10—5M,6X 10—5M，7 X 10—5M，8 X 10—5M，9 X 10—5M，I X 10—4M0
[0031]圖10Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對氯氰菊酯熒光淬滅常數(shù)圖。
[0032]圖11 Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對毒死蜱熒光淬滅常數(shù)圖。
[0033]圖12 Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對馬拉硫磷熒光淬滅常數(shù)圖。
[0034]根據(jù)附圖進一步解釋【具體實施方式】圖1是本發(fā)明所制備的Y2O3: Tb3+OSi O2-NH2無水乙醇溶液的歸一化紫外可見吸收光譜圖(a )和熒光發(fā)射光譜圖(b )。插圖(I)和(2 )分別是1000 °C下煅燒后的Y2O3: Tb3+熒光探針在自然光下和265nm紫外燈下的圖片。首先，將Y2O3和Tb4O7固體加入到濃硝酸與水混合溶液中，溶解后倒入正硅酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液中，加入氨水調(diào)節(jié)PH值，在酸性催化作用下經(jīng)攪拌陳化得凝膠，凝膠后，在100tC并在該溫度下持續(xù)煅燒2 h?3 h，得到Tb3+標記的Y2O3:Tb3+熒光粉(插圖(I)和(2)分別是Y2O3:Tb3+熒光粉置于比色皿中在自然光下和265 nm紫外燈下的圖片)，再用3-氨丙基三乙氧基硅烷和有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)與稀土離子Tb3+螯合形成雙配體配合物，過量的3-氨丙基三乙氧基硅烷與正硅酸乙酯水解使Y2O3 = Tb3+表面包裹一層S12以及表面修飾上氨基，再用無水乙醇超聲分散、離心洗滌3次，再分散在無水乙醇中，最終得到印記目標分子的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光探針懸浮液，此懸浮液在無水乙醇溶液中歸一化紫外可見最大吸收峰在220 nm處，而此焚光最大發(fā)射光譜在546 nm處，可見焚光探針發(fā)射光為綠光。
[0035]圖2制備的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列。采用光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯均勻的涂抹在硅片上，在光掩膜下經(jīng)過紫外燈曝光后，沉浸在顯影液中顯影，然后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，在硅片表面制作出微洞陣列或凹槽陣列，留在硅片表面的光掩膜用丙酮清洗去除，然后將上述去除了印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針的懸浮液滴到硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到能夠檢測目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列ο
[0036]圖3Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中的熒光探針對氯氰菊酯高選擇性，高靈敏性探測示意圖。洗脫農(nóng)藥氯氰菊酯分子后，其擁有對氯氰菊酯分子選擇性的識別位點，有機氯農(nóng)藥分子進入熒光探針的選擇性的識別位點后，將進一步與識別位點上的Tb3+發(fā)生相互作用，使其與Tb3+配位形成有機配體，有機配體吸收能量后，將能量轉(zhuǎn)移給Tb3+，利用熒光探針的熒光強度減弱，實現(xiàn)對農(nóng)藥分子高選擇性識別和高敏感檢測。
[0037]圖4Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度氯氰菊酯熒光強度的變化，從上至下氯氰菊酯的濃度依次是 0M，10—9M, 10—8M, 10—7M, 10—6M, 10—5M, 10—4M13Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列中的熒光強度隨不同濃度氯氰菊酯加入量的熒光發(fā)射光譜變化曲線，可以看出隨著氯氰菊酯農(nóng)藥濃度的不斷增加，Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列的熒光強度明顯減弱，表明Y2O3: Tb3+@Si02_NH2焚光傳感器陣列中目標分析物有機氯農(nóng)藥分子進入了熒光傳感器陣列的識別位點并與標記在識別位點上的Tb3+發(fā)生相互作用，使其與Tb3+配位形成有機配體，有機配體吸收能量后，將能量轉(zhuǎn)移給Tb3+，利用熒光傳感器陣列中的探針熒光強度減弱，實現(xiàn)對農(nóng)藥目標分子氯氰菊酯的痕量檢測。這說明有機氯農(nóng)藥分子對制備的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列具有熒光減弱作用，且檢測靈敏度達至Ijl X 10—9mol.L—S成功實現(xiàn)了對有機氯農(nóng)藥氯氰菊酯的痕量檢測。
[0038]圖5Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度毒死蜱熒光強度的變化，從上至下毒死蜱的濃度依次是0M，10—9M, 10—8M, 10—7M, 10—6M, 10—5M，1-4M0Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列中的熒光強度隨不同濃度毒死蜱加入量的熒光發(fā)射光譜變化曲線，可以看出隨著毒死蜱農(nóng)藥濃度的不斷增加，Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列的熒光強度減弱，表明Y2O3:Tb3+@Si02_NH2焚光傳感器陣列中目標分析物毒死蜱分子進入了焚光傳感器陣列的識別位點并與標記在識別位點上的Tb3+發(fā)生相互作用，使其與Tb3+配位形成有機配體，有機配體吸收能量后，將能量轉(zhuǎn)移給Tb3+，利用熒光傳感器陣列中的探針熒光強度減弱，實現(xiàn)對農(nóng)藥目標分子毒死蜱的痕量檢測。這說明有機氯農(nóng)藥毒死蜱分子對制備的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列具有熒光減弱作用，且檢測靈敏度達到I X 10—9 mol.L—I成功實現(xiàn)了對有機氯農(nóng)藥毒死蜱的痕量檢測。
[0039]圖6Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度馬拉硫磷熒光強度的變化，從上至下馬拉硫磷的濃度依次是 0M，10—9M, 10—8M, 10—7M, 10—6M, 10—5M, 10—4M13Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列中的熒光強度隨不同濃度馬拉硫磷加入量的熒光發(fā)射光譜變化曲線，可以看出隨著馬拉硫磷農(nóng)藥濃度的不斷增加，Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列的熒光強度減弱，表明Y203:Tb3+@Si02_NH2焚光傳感器陣列中目標分析物馬拉硫磷分子進入了焚光傳感器陣列的識別位點并與標記在識別位點上的Tb3+發(fā)生相互作用，使其與Tb3+配位形成有機配體，有機配體吸收能量后，將能量轉(zhuǎn)移給Tb3+，利用熒光傳感器陣列中的探針熒光強度減弱，實現(xiàn)對農(nóng)藥目標分子馬拉硫磷的痕量檢測。這說明馬拉硫磷分子對制備的Y2O3:Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列具有熒光減弱作用，且檢測靈敏度達到I X 10—9 mol.L—、成功實現(xiàn)了對馬拉硫磷的痕量檢測。
[0040]圖7Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列對不同濃度的氯氰菊酯熒光強度的變化，從上至下氯氰菊酯的濃度依次是OM，I X 10—5M，2 X 10—5M，3 X 10—5M，4 X 10—5M，5 X 10—5M，6 X10—5M，7 X 10—5M，8 X 10—5M，9 X 10—5M，1 X 10—4M。用制備的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列檢測對農(nóng)藥氯氰菊酯的淬滅常數(shù)。配制I?1X 10—5M不同濃度的氯氰菊酯的乙醇與水溶液，然后分別依次取20uL濃度為O?10 X 10—5M氯氰菊酯溶液，滴加在Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列，測定其熒光發(fā)射光譜曲線，得到了熒光強度遞減的熒光發(fā)射光譜曲線。
[0041 ]圖8 Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度毒死蜱熒光強度的變化，從上至下毒死蜱的濃度依次是0M，I X 10—5M，2 X 10—5M，3 X 10—5M，4 X 10—5M，5 X 10—5M，6 X 10—5M, 7 X 10—5M，8 X 10—5M，9 X 10—5M，I X 10—4M。用制備的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列檢測對農(nóng)藥毒死蜱的淬滅常數(shù)。配制I?10 X 10—5M不同濃度的毒死蜱的乙醇與水溶液，然后分別依次取20uL濃度為0~10 X 10—5M毒死蜱溶液，滴加在Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列，測定其熒光發(fā)射光譜曲線，得到了熒光強度遞減的熒光發(fā)射光譜曲線。
[0042]圖9Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中加入不同濃度馬拉硫磷熒光強度的變化，從上至下馬拉硫磷的濃度依次是0M，I X 10—5M，2 X 10—5M，3 X 10—5M，4 X 10—5M，5 X 10—5M,6X 10—5M，7 X 10—5M，8 X 10—5M，9 X 10—5M，I X 10—4M。用制備的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列檢測對農(nóng)藥馬拉硫磷的淬滅常數(shù)。配制I?1X 10—5M不同濃度的馬拉硫磷熒的乙醇與水溶液，然后分別依次取20uL濃度為O?10 X 10—5M馬拉硫磷溶液，滴加在Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列，測定其熒光發(fā)射光譜曲線，得到了熒光強度遞減的熒光發(fā)射光譜曲線。
[0043]圖10Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對氯氰菊酯熒光淬滅常數(shù)圖。由圖7Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列中測定了未加入和加入有機氯農(nóng)藥氯氰菊酯的最大熒光強度值，依據(jù)Stern Volmer方程(1/1-l)= KsvX [C]，其中1為未加入農(nóng)藥分子的熒光強度最大值，I為加入一定濃度的熒光強度最大值。不同濃度氯氰菊酯[C]對應熒光強度變化(10/1-1)繪制Stern VoImer淬滅常數(shù)圖，從而得到淬滅常數(shù)Ksv數(shù)值為10409 M^10
[0044]圖11 Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列對毒死蜱熒光淬滅常數(shù)圖。由圖7 Y2O3:Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列中測定的未加入和加入有機氯農(nóng)藥毒死蜱的最大熒光強度值，依據(jù)Stern Volmer方程(1/1-l)= KsvX [C]，其中1為未加入農(nóng)藥分子的熒光強度最大值，I為加入一定濃度的熒光強度最大值。不同濃度毒死蜱[C]對應熒光強度變化(1/1-
1)繪制Stern Volmer淬滅常數(shù)圖，從而得到淬滅常數(shù)Ksv數(shù)值為7495 M^10
[0045]圖12 Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對馬拉硫磷熒光淬滅常數(shù)圖。由圖7Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列中測定的未加入和加入農(nóng)藥馬拉硫磷的最大熒光強度值，依據(jù)Stern Volmer方程(1/1-l)= KsvX [C]，其中1為未加入農(nóng)藥分子的熒光強度最大值，I為加入一定濃度的熒光強度最大值。不同濃度馬拉硫磷[C]對應熒光強度變化(10/1-1)繪制Stern Volmer淬滅常數(shù)圖，從而得到淬滅常數(shù)Ksv數(shù)值為6396 M^10
【具體實施方式】
[0046]1、一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3 = Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征在于:所述Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列內(nèi)部的印記識別位點可與有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)相互作用，使有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)與識別位點上的金屬離子Tb3+配位形成有機配體，利用金屬離子Tb3+熒光強度的改變實現(xiàn)對目標分子的檢測，其制備過程包括如下三個步驟:
1.1第一步是Y2O3:Tb3+熒光粉的制備:首先，用萬分之一電子天平分別稱量1.8190 g?1.8390 g Y2O3,0.0729 g?0.0749 g Tb4O7固體置于50 mL單頸磨口燒瓶中，然后將體積比為1:1的濃硝酸與水的混合溶液10 mL加入到上述燒瓶中，超聲分散10 min?15 min后，再靜置反應15 min?25 min，再將15 mL體積比為1:4的正硅酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液加入至上述反應后的溶液中，用氨水調(diào)節(jié)其PH值，然后將混合反應溶液溫度升至500C?70°C，在酸性催化作用下以750 r/min轉(zhuǎn)速攪拌、回流5 h ~ 7 h，陳化20 h ~ 24 h得凝膠，將所得凝膠在70°C?90°C下真空烘箱中干燥得白色粉末，再將干燥后的粉末移至程序控溫爐中，以5°C/min的速度升溫至1000°C并在該溫度下持續(xù)煅燒2 h?3 h，得Y2O3 = Tb3+熒光粉；
1.2第二步是Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光探針制備:首先，稱取上述所制備0.8670 g?
0.8690 g Y2O3:Tb3+熒光粉，將其與I mL?2 mL的正硅酸乙酯、0.5 mL?1.5 mL硅烷化偶聯(lián)劑和40 mg?60 mg目標分子分別加入到盛10 mL無水乙醇的單頸燒瓶中，超聲分散5min，用磁力攪拌器在氮氣氣氛下以每分鐘750轉(zhuǎn)的攪拌速度反應17 h ~ 19 h，再用無水乙醇超聲分散、離心洗滌3次，然后再分散在無水乙醇中，最終得到印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針懸浮液，用有機溶劑洗脫目標分子后，得到了對目標分子識別和檢測的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針，其他的目標分子印記合成同上述步驟類似；
1.3第三步是Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備:首先，采用光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯均勻的涂抹在硅片上，在光掩膜下經(jīng)過紫外燈曝光后，沉浸在顯影液中顯影，然后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，在硅片表面制作出微洞陣列或凹槽陣列，留在硅片表面的光掩膜用丙酮清洗去除，然后將上述去除了印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針的懸浮液滴到硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到能夠檢測目標分子的Y2O3: Tb3+@Si02-NH2焚光傳感器陣列。
[0047]實施例:利用金屬離子Tb3+與有機氯農(nóng)藥氯氰菊酯分子和3-氨丙基三乙氧基硅烷形成有機配體，再利用溶膠凝膠法-煅燒制得對氯氰菊酯選擇性識別和敏感檢測的Y2O3 = Tb3+熒光粉，表面包裹S12并用APTS修飾得到Y(jié)2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針，等離子蝕刻后制備得到Y(jié)2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列ο
[0048]第一步是Y2O3: Tb3+熒光粉的制備:首先，用萬分之一電子天平分別稱量1.8290 gY2O3,0.0739 g Tb407固體置于50 mL單頸磨口燒瓶中，然后將體積比為1:1的濃硝酸與水的混合溶液10 mL加入到上述燒瓶中，超聲分散12 min后，再靜置反應20 min，再將15 mL體積比為1:4的正硅酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液加入至上述反應后的溶液中，用氨水調(diào)節(jié)其pH值，然后將混合反應溶液溫度升至60°C，在酸性催化作用下以750 r/min轉(zhuǎn)速攪拌、回流6 h，陳化22 h得凝膠，將所得凝膠在80°C下真空烘箱中干燥得白色粉末，再將干燥后的粉末移至程序控溫爐中，以5°C/min的速度升溫至1000°C并在該溫度下持續(xù)煅燒2.5 h，得Y2O3: Tb3+焚光粉；；
第二步是Υ2θ3: Tb3+OS12-NH2焚光探針制備:首先，稱取上述所制備0.8680 Y2O3: Tb3+焚光粉，將其與1.5 mL的正娃酸乙酯、I mL娃燒化偶聯(lián)劑和50 mg目標分子分別加入到盛10mL無水乙醇的單頸燒瓶中，超聲分散5 min，用磁力攪拌器在氮氣氣氛下以每分鐘750轉(zhuǎn)的攪拌速度反應18 h，再用無水乙醇超聲分散、離心洗滌3次，然后再分散在無水乙醇中，最終得到印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光探針懸浮液，用有機溶劑洗脫目標分子后，得至IJ了對目標分子識別和檢測的Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光探針，其他的目標分子印記合成同上述步驟類似；
第三步是Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列制備:首先，采用光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯均勻的涂抹在硅片上，在光掩膜下經(jīng)過紫外燈曝光后，沉浸在顯影液中顯影，然后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，在硅片表面制作出微洞陣列或凹槽陣列，留在硅片表面的光掩膜用丙酮清洗去除，然后將上述去除了印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針的懸浮液滴到硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到能夠檢測目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列。用制備的Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列檢測對農(nóng)藥氯氰菊酯的淬滅常數(shù)。配制I?1X 10—5M不同濃度的氯氰菊酯的乙醇與水溶液，然后分別依次取20uL濃度為O?10 X 10—5M氯氰菊酯溶液，滴加在Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列，測定其熒光發(fā)射光譜曲線，得到了熒光強度遞減的熒光發(fā)射光譜曲線。依據(jù)SternVolmer方程(1/1-l)= KsvX [C]，其中1為未加入農(nóng)藥分子的熒光強度最大值，I為加入一定濃度的熒光強度最大值。不同濃度氯氰菊酯[C]對應熒光強度變化(Ιο/Ι-l)繪制SternVolmer淬滅常數(shù)圖，從而得到淬滅常數(shù)Ksv數(shù)值為10409 M^10
【主權(quán)項】
1.一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征在于:所述Y2O3:Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列內(nèi)部的印記識別位點可與有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)相互作用，使有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)與識別位點上的金屬離子Tb3+配位形成有機配體，利用金屬離子Tb3+熒光強度的改變實現(xiàn)對目標分子的檢測，其制備過程包括如下三個步驟: 1.1第一步是Y2O3:Tb3+熒光粉的制備:首先，用萬分之一電子天平分別稱量1.8190 g?1.8390 g Y2O3,0.0729 g?0.0749 g Tb4O7固體置于50 mL單頸磨口燒瓶中，然后將體積比為1:1的濃硝酸與水的混合溶液10 mL加入到上述燒瓶中，超聲分散10 min?15 min后，再靜置反應15 min?25 min，再將15 mL體積比為1:4的正硅酸四乙酯與無水乙醇的混合溶液加入至上述反應后的溶液中，用氨水調(diào)節(jié)其pH值，然后將混合反應溶液溫度升至50°C?70°C，在酸性催化作用下以750 r/min轉(zhuǎn)速攪拌、回流5 h ~ 7 h，陳化20 h ~ 24 h得凝膠，將所得凝膠在70°C?90°C下真空烘箱中干燥得白色粉末，再將干燥后的粉末移至程序控溫爐中，以5°C/min的速度升溫至1000°C并在該溫度下持續(xù)煅燒2 h?3 h，得Y2O3 = Tb3+熒光粉； 1.2第二步是Y2O3 = Tb3+OS12-NH2熒光探針制備:首先，稱取上述所制備0.8670 g?0.8690 g Y2O3:Tb3+熒光粉，將其與I mL?2 mL的正硅酸乙酯、0.5 mL?1.5 mL硅烷化偶聯(lián)劑和40 mg?60 mg目標分子分別加入到盛10 mL無水乙醇的單頸燒瓶中，超聲分散5min，用磁力攪拌器在氮氣氣氛下以每分鐘750轉(zhuǎn)的攪拌速度反應17 h ~ 19 h，再用無水乙醇超聲分散、離心洗滌3次，然后再分散在無水乙醇中，最終得到印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針懸浮液，用有機溶劑洗脫目標分子后，得到了對目標分子識別和檢測的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針，其他的目標分子印記合成同上述步驟類似； 1.3第三步是Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備:首先，采用光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯均勻的涂抹在硅片上，在光掩膜下經(jīng)過紫外燈曝光后，沉浸在顯影液中顯影，然后通過微加工技術(shù)和等離子蝕刻的方法，在硅片表面制作出微洞陣列或凹槽陣列，留在硅片表面的光掩膜用丙酮清洗去除，然后將上述去除了印記目標分子的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光探針的懸浮液滴到硅片上，讓其自然干燥，微洞里自發(fā)地填滿了熒光探針材料，得到能夠檢測目標分子的Y2O3: Tb3+@Si02-NH2焚光傳感器陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)是氯氰菊酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的其他的目標分子分別是毒死蜱和馬拉硫磷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的Y2O3: Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列內(nèi)部的印記識別位點是具有與目標分子結(jié)構(gòu)、大小和功能基互補的空穴結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的洗脫目標分子的有機溶劑是體積比為2:8的丙酮與乙酸混合溶液。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列對有機氯農(nóng)藥分子探測是基于稀土螯合發(fā)光原理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列識別位點上的金屬離子Tb3+能夠識別氯氰菊酯分子且輸出信號。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的Y2O3: Tb3+OS12-NH2熒光傳感器陣列識別位點上的金屬離子Tb3+與有機氯農(nóng)藥分子(目標分子)形成有機配體發(fā)生了從有機氯農(nóng)藥分子到金屬離子Tb3+的能量轉(zhuǎn)移。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測有機氯農(nóng)藥的Y2O3= Tb3+OS12-NH2焚光傳感器陣列制備方法，其特征是:所說的硅烷化偶聯(lián)劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷。
【文檔編號】G01N21/64GK106092983SQ201610385014
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610385014.9, CN 106092983 A, CN 106092983A, CN 201610385014, CN-A-106092983, CN106092983 A, CN106092983A, CN201610385014, CN201610385014.9
【發(fā)明人】周揚群, 高大明, 漆天瑤, 陳紅, 朱德春, 張凌云, 張慧, 司靖宇, 鄭傳陽, 李偉
【申請人】合肥學院