运用二维相关荧光光谱法分析混合体系中微量物质的研究

摘要

荧光光谱学方法是一种高灵敏的检测物质中微量荧光物质的有效手段。但是在实际情况中，人们常常会遇到如下问题：在样品溶液中不仅存在样品溶质A，亦存在少量干扰性物质B。在相应的荧光发射光谱上，A的荧光特征峰与B的荧光特征峰高度重叠。由于A的含量远大于B，使得B的荧光特征峰完全被A所覆盖，因此在一维光谱上差异不显著，这使得在A的强大背景下如何检测出B是一个巨大的挑战。鉴于日本科学家Noda提出的二维相关光谱技术，能够通过对样品施加外部扰动，并结合矩阵计算的方法，将一维光谱中难以被观测的细微信号在二维异步相关光谱中体现的优势，因此本论文以激发波长作为扰动，探讨了是否可以通过二维荧光相关光谱的手段对杂质进行鉴定。 首先，我们通过理论推导和模拟，发现当主成分荧光发射符合Kasha规则时，单一组分的二维异步谱上观察不到交叉峰。而当主成分中混入少量杂质物质时，二维异步光谱出现明显的交叉峰。其次，为了验证本论文中提出的理论方法在实际体系中的可行性，我们筛选了19种染料。最后成功筛选到了荧光发射符合Kasha规则的主成分伊红Y、以及发射光谱与主成分部分重叠的杂质成分溴甲酚绿。通过优化了各种环境因素，包括溶剂、浓度、pH等以确保主成分存在形式单一，以及优化各种实验条件（比如降低激发狭缝宽度，降低光电倍增管电压，降低光谱扫描速度，采用光谱多次平均等）以便提高信噪比，避免假交叉峰的基础上，我们发现不同于伊红Y单独存在的体系，当向伊红Y中加入溴甲酚绿后，混合体体系的异步谱上依然存在交叉峰。该交叉峰在溴甲酚绿浓度低至39.4nmol/L依然存在。 本论文相关结果为荧光干扰物质的检测提供了一种切实可行的新手段，这为后续深入研究类似体系奠定了基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 荧光光谱的理论基础

1.2 二维相关光谱背景简介及相关分析

1.3 二维相关光谱方法的发展

1.4 二维相关光谱应用

1.4.1 消除噪音干扰相关应用

1.4.2 配位化学相关应用

1.4.3主客体相互作用研究

1.4.4 荧光物质聚集状态研究

1.5 本文研究意义

1.6 本文研究内容

第二章 模拟混合体系的二维相关荧光光谱研究

2.1 理论手段

2.2 数学分析与计算机模拟

2.2.1 荧光发射光源矫正

2.2.2 单一荧光物质体系的二维荧光光谱构建

2.2.3 多组分混合模拟体系的二维荧光光谱构建

2.2.4 单一荧光物质的模拟体系设计

2.2.5 多组分荧光物质混合模拟体系设计

2.3 结果与讨论

2.3.1 单一荧光物质的模拟体系二维异步相关分析（Negative control）

2.3.2 多组分荧光物质混合模拟体系二维异步相关荧光光谱分析

2.4 本章小结

第三章 二维相关光谱的实际体系检测

3.1实验试剂及仪器

3.1.1 试剂及溶液配制

3.1.2 仪器

3.2 实验内容及过程

3.2.1 荧光物质筛选

3.2.2实验条件的优化

3.2.3 混合体系的设计及光谱检测

3.2.4 二维相关光谱分析

3.3 实验结果和讨论

3.3.1 荧光物质的选择

3.3.2 溶液环境及实验条件优化

3.3.3溶液酸度的优化以及混合溶液的二维相关光谱分析

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

致谢

参考文献

附录