吸收、荧光和共振瑞利散射光谱法测定水溶性聚合物和染料的新方法研究

摘要

分光光度法和荧光法是行之有效的分子光谱分析方法，而共振瑞利散射法(RRS)和共振非线性散射(RNLS)是二十世纪90年代发展起来的新分析技术，因其高灵敏度和简易性等优点而引起了人们的广泛兴趣和关注。在生物大分子、无机离子、纳米微粒和药物等的研究和测定分析中得到了广泛的应用，但对于水溶性聚合物和染料的分析测定的研究不多，因此本文以水溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠和碱性三苯甲烷类染料为主要对象，发展了用RRS和RNLS法测定它们的新体系和新方法，本文结合吸收和荧光分光光度法研究了RRS和RNLS的光谱特性，适宜的反应条件和影响因素，讨论了反应机理，并建立了相应的分析方法。 主要研究内容如下： 1．聚乙烯吡咯烷酮和曙红Y相互作用的吸收、荧光和共振瑞利散射光谱及其分析应用。 (1)曙红Y褪色分光光度法测定聚乙烯吡咯烷酮。 在弱酸性HCl—NaAc缓冲介质中，曙红Y(EY)在可见光区有强烈的光吸收，其最大吸收波长(λmax)位于517nm处，而聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在250-700nm之间无光吸收，当EY与PVP反应形成结合产物时，EY发生明显的褪色作用，最大褪色波长仍位于517nm，并在545nm处出现一个较小的吸收峰。其褪色程度(△A)与PVP浓度在0.40-3.20μg/mL范围内成线性关系，此褪色反应的灵敏度高，摩尔吸光系数(e)是6.4×106L·mol—1·cm-1，对PVP的检出限为0.12μg/mL。并研究了反应的影响因素，结果表明方法具有较好的选择性，据此发展了一种曙红Y褪色分光光度法测定PVP的新方法。方法简便快速，可用于啤酒中PVP的定量测定。 (2)曙红Y荧光猝灭法测定聚乙烯吡咯烷酮。 在pH1.8～2.8的HCl—NaAc酸性介质中，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与曙红Y反应形成复合物，此时将导致曙红Y(EY)荧光猝灭，最大猝灭波长位于542nm。在一定范围内其荧光猝灭程度与聚乙烯吡咯烷酮的浓度成正比，其线性范围、相关系数和检出限分别为0.33～2.0μg/mL、0.9994和99.6ng/mL。本实验还探讨了共存物质的影响，结果表明该法有较好的选择性，据此提出了一种新的利用曙红Y荧光猝灭反应测定痕量PVP的荧光分析法。该方法灵敏度高，且简便快速，用于啤酒中痕量PVP的测定，得到满意的结果。文中还对反应机理进行了讨论。 (3)以曙红Y为探针共振瑞利散射法测定聚乙烯吡咯烷酮。 在pH2.9～3.4的弱酸性介质中，单独的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和曙红Y(EY)的共振瑞利散射(RRS)均十分微弱，但是当两者反应形成结合产物时，能观察到RRS明显增强，在250～400nm之间出现新的散射带，并在276nm和320nm处有两个强度相近的散射峰，均可用于PVP的测定。当以276nm作为测量波长时，其线性范围在0.1-1.6μg/mL，相关系数0.9987，对PVP(K-30)的检出限为28.7ng/mL。本文研究了PVP—EY体系的RRS光谱特征，考察了反应的适宜条件和影响因素，实验了共存物质的影响，表明方法有较好的选择性，据此发展了一种用RRS技术简便、快速、灵敏测定PVP的新方法并将其用于啤酒中PVP的测定。文中还结合吸收光谱和荧光光谱的变化讨论了PVP与曙红Y之间的反应机理和反应产物的结合模式。 2．聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸钠相互作用的共振瑞利散射和共振非线性散射光谱及其分析应用。 (1)聚丙烯酸钠作探针共振瑞利散射和共振非线性散射法测定痕量聚乙烯吡咯烷酮。 在0.003～0.3mol/L的盐酸溶液中，水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚丙烯酸钠(PAS)的共振瑞利散射(RRS)、二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)均十分微弱，当过量的PAS与痕量的PVP反应形成分子间复合物时，三种散射均大大增强并产生相应的散射光谱。最大RRS波长位于333nm，另在548nm处有强度较低的RRS峰；此时最大SOS峰位于510nm，而最大FDS峰位于330nm，并在662nm处有一个较小的FDS峰。在各自的最大散射波长处，PVP在0.07～2.8μg/mL(RRS法)、0.13～2.4μg/mL(FDS法)和0.23～2.4μg/mL(SOS法)的浓度范围内与散射强度△I成正比。方法有很高的灵敏度，对PVP的检出限分别为19.9ng/mL(RRS)和39.0ng/mL(FDS)，69.6ng/mL(SOS)，三种散射法均可用于痕量PVP的测量。 (2)聚乙烯吡略烷酮作探针共振瑞利散射和共振非线性散射法测定痕量聚丙烯酸钠。 在0.0025～0.075mol/L的盐酸溶液中，过量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与痕量的聚丙烯酸钠(PAS)反应形成复合物时，其共振瑞利散射(RRS)、二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)均大大增强，并产生相应的散射光谱，最大RRS波长位于332nm，另在551nm处有强度较低的RRS峰；此时最大SOS峰位于510nm，而最大FDS峰位于330nm，并在660nm处有一个较小的FDS峰。在各自的最大散射波长处，PVP在0.04～4.0μg/mL(RRS)、0.22～3.2μg/mL(SOS)和0.09～3.6μg/mL(FDS)的浓度范围内与散射强度△I成正比。方法有很高的灵敏度，对PVP的检出限分别为13.3ng/mL(RRS)和25.9ng/mL(FDS)，92.4ng/mL(sos)，三种散射法均可用于痕量PVP的测量。 3．聚乙二醇作探针共振瑞利散射法测定聚丙烯酸钠。 在0.025～0.10mol/L的盐酸溶液中，某些分子量大于10000的聚乙二醇(PEG)能与聚丙烯酸钠(PAS)反应形成复合物，此时共振瑞利散射(RRS)显著增强，因此可用这类PEG作探针RRS法测定PAS，最大RRS波长位于560nm，并在480nm和334nm处时有强度稍低的RRS峰，PAS在0.46～6.0μg/mL的浓度范围内与散射强度△I成正比，对PAS的检出限为139.0ng/mL。本文研究了PVP-PEG体系的RRS光谱特征，实验了溶液的酸度、聚乙二醇聚合度和浓度、反应时间和离子强度等实验条件的影响，考察了共存物质对该体系测定聚丙烯酸钠的影响。结果表明该方法有较高的灵敏度和较好的选择性，基于上述研究，发展了一种用PEG为作探针用RRS技术测定PAS的新方法。 4．用钨酸根作探针共振瑞利散射法测定碱性三苯甲烷染料。 在pH4.2～6.0的H—Ac-NaAc缓冲介质中，甲基紫(MV)、乙基紫(EV)、结晶紫(CV)、甲基绿(MeG)、碘绿(IG)、孔雀石绿(MG)、亮绿(BG)、等碱性三氨基三苯甲烷类染料(BTPMD)·以及钨酸根(WO42-)溶液本身的共振瑞利散射(RRS)强度均十分微弱，但是当这类染料阳离子与钨酸根配阴离子(WO42-)形成离子缔合物时，RRS急剧增强，并产生了新的RRS光谱，甲基紫、乙基紫、结晶紫与WO42-的反应产物具有相似的光谱特征，分别在330nm和560nm左右有两个较强的RRS峰，甲基绿、碘绿、孔雀石绿、亮绿与WO42-反应产物的光谱特征也相似，其3个RRS峰分别位于335nm、450nm和580nm左右。7种反应产物的散射强度有较大的差异，其中孔雀石绿的灵敏度最高，其余依次是亮绿、结晶紫、乙基紫、甲基绿、碘绿、甲基紫。对上述7种染料的线性范围和检出限分别为：0.06～2.80μg/mL和18.1ng/mL(MG)，0.08～4.80μg/mL和22.6ng/mL(BG)，0.10～4.80μg/mL和31.4ng/mL(CV)，0.14～3.00μg/mL和40.5ng/mL(EV)，0.17～3.80kμg/mL和50.2ng/mL(MeG)，0.22μ5.80μg/mL和67.1ng/mL(IG)，0.25～7.40μg/mL和76.3ng/mL(MV)，由于反应产物的散射强度(△I)与染料浓度在一定范围内有良好的线性关系，因此可用于碱性三苯甲烷类染料的测定。方法灵敏度高，简便快速。据此发展了一种用钨酸根作探针RRS法测定碱性三苯甲烷染料的新方法，方法用于鱼肉中孔雀石绿残留量的测定，结果满意。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

第1节聚乙烯吡咯烷酮的性质、应用及主要分析方法

1.1聚乙烯吡咯烷酮的性质及应用

1.2聚乙烯吡咯烷酮的主要分析方法

第2节聚丙烯酸钠的性质、应用及主要分析方法

2.1聚丙烯酸钠的性质及应用

2.2聚丙烯酸钠的主要分析方法

第3节碱性三苯甲烷类染料的性质、应用及主要分析方法

3.1碱性三苯甲烷类染料的性质和应用

3.2碱性三苯甲烷类染料的主要分析方法

第4节共振瑞利散射和共振非线性散射技术分析应用近况及本文主要的研究内容

4.1共振瑞利散射的分析应用

4.2共振非线性瑞利散射分析应用近况

4.3本文的主要研究内容

参考文献

第2章研究报告

第1节曙红Y褪色分光光度法测定聚乙烯吡咯烷酮

1实验部分

2结果与讨论

3方法的选择性及分析应用

参考文献

第2节曙红Y荧光猝灭法测定聚乙烯毗咯烷酮

1实验部分

2结果与讨论

3复合物的形成作用及其对荧光的影响

4方法的选择性与分析应用

参考文献

第3节以曙红Y为探针共振瑞利散射法测定聚乙烯吡咯烷酮

1实验部分

2结果与讨论

3 PVP与曙红Y的结合作用及其对光谱特性的影响

4方法的灵敏度

5方法的选择性及分析应用

参考文献

第4节聚丙烯酸钠作探针共振瑞利散射和共振非线性散射法测定聚乙烯毗咯烷酮

1实验部分

2结果与讨论

3反应机理

4方法的选择性与分析应用

参考文献

第5节聚乙烯吡咯烷酮作探针共振瑞利散射和共振非线性散射法测定聚丙烯酸钠

1实验部分

2结果与讨论

3方法的选择性与分析应用

第6节聚乙二醇作探针共振瑞利散射法测定聚丙烯酸钠

1实验部分

2结果与讨论

3方法的选择性与分析应用

参考文献

第7节用钨酸根作探针共振瑞利散射法测定碱性三苯甲烷染料

1实验部分

2结果与讨论

3碱性三苯甲烷染料及其隐色体与WO42-的相互作用

4方法的选择性及分析应用

参考文献

攻读硕士期间完成的论文目录

致谢