基于對曙紅Y和羅丹明B之間的能量轉移反應的熒光光譜法測定痕量錳

崔 英，張 楠

（河南科技學院資源與環境學院，新鄉453003）

基于對曙紅Y和羅丹明B之間的能量轉移反應的熒光光譜法測定痕量錳

崔 英，張 楠

（河南科技學院資源與環境學院，新鄉453003）

在pH 5.5的乙酸鹽緩沖溶液中，并在十二烷基苯磺酸鈉的存在下，曙紅Y與羅丹明B之間發生能量轉移，導致羅丹明B的熒光增強；而在40℃溫度條件下，當有錳（Ⅱ）存在時，羅丹明B在波長576nm處的熒光發射發生猝滅現象。進一步試驗表明，當在激發波長為508nm和發射波長為576nm的條件下，上述熒光猝滅的強度ΔF，即試液中無錳（Ⅱ）及有錳（Ⅱ）存在時所測得的熒光強度F1及F2之差，與錳（Ⅱ）的濃度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1范圍內呈線性關系，檢出限（3s／k）為4.0×10－9mol·L－1。據此提出了測定樣品中痕量錳（Ⅱ）的熒光光譜法。應用此方法對同一試樣中痕量錳作了測定，并以此樣品作基體，用標準加入法進行回收試驗，測得回收率為106%，樣品測定值的相對標準偏差（n＝11）為4.8%。

熒光光譜法；能量轉移；曙紅Y；羅丹明B；熒光猝滅；痕量錳（Ⅱ）

錳是人體內必需的微量元素，錳缺乏會導致生長發育遲緩，中樞神經系統異常，而錳攝入量過多則可導致中樞神經障礙運動失調，因此研究痕量錳的測定方法具有重要意義。錳的測定方法主要有原子

吸收光譜法［1－2］、催化動力學光度法［3－4］、熒光光譜法［5－6］、化學發光法［7－8］、電感耦合等離子體質譜法［9－10］和電感耦合等離子體原子發射光譜法［11－12］等。熒光光譜法具有靈敏度高、選擇性好、檢出限低等優點，被廣泛應用在藥物、食品、環境的痕量分析等多個領域。有研究者用熒光共振能量轉移法測定錳［13］，效果較好。本工作提出了曙紅與羅丹明B之間能量轉移的熒光光譜法測定痕量錳的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

PE LS55型熒光分光光度計；HH－4型恒溫水浴鍋；BS224S型電子分析天平；SG2001型超純水系統；50mL具塞比色管。

錳標準溶液：1.0×10－2mol·L－1，稱取一水合硫酸錳（MnSO4·H2O）0.422 5g置于250mL容量瓶中，用水溶解并定容。

羅丹明B儲備溶液：1.0×10－4mol·L－1。

曙紅Y儲備溶液：1.0×10－4mol·L－1。

十二烷基苯磺酸鈉溶液：1.0×10－3mol·L－1。

所用試劑均為分析純，試驗用水為二次去離子水。

1.2 試驗方法

取兩支50mL比色管，分別依次加入1.0× 10－7mol·L－1曙紅Y溶液2.0mL、1.0× 10－5mol·L－1羅丹明B溶液1.0mL，1.0× 10－3mol·L－1十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）溶液1.5mL和pH 5.5的乙酸鈉－乙酸緩沖溶液1.0mL，向其中一支加入1.0×10－2mol·L－1錳標準溶液0.5mL（催化體系），另一支不加錳標準溶液（非催化體系），均定容至25mL，搖勻，置于40℃恒溫水浴中加熱4min，立即取出用流水冷卻1min，用1cm石英比色皿，在激發波長（λex）為508nm，發射波長（λem）為576nm處測定非催化體系的熒光強度（F1）和催化體系的熒光強度（F2），計算得到熒光猝滅強度（ΔF＝F1－F2）。

2 結果與討論

2.1 曙紅Y－羅丹明B的能量轉移

分子間產生能量轉移的條件是給體的發射光譜與受體的激發光譜要有相當的重疊。曙紅Y的最大發射波長為537nm，羅丹明B的最大激發波長為550nm，二者相差13nm，滿足能量轉移的條件。為保證效果，以508nm為激發波長，在表面活性劑SDBS存在下，掃描曙紅Y、羅丹明B的熒光光譜，見圖1。

圖1 羅丹明B濃度對曙紅Y－羅丹明B的能量轉移的影響Fig.1 Effect of concentration of RB on the energy transfer between EY and RB

由圖1可知：固定曙紅Y的用量，逐漸增加羅丹明B的用量，537nm處曙紅Y的熒光強度降低，而576nm處羅丹明B的熒光強度顯著增強，可見兩者之間發生了能量轉移。

2.2 曙紅Y與羅丹明B濃度對能量轉移效率的影響

試驗考察了曙紅Y溶液和羅丹明B溶液的濃度對能量轉移熒光體系的影響，計算能量轉移效率η＝1－F／F0（其中F為受體存在時給體的熒光強度，F0為無受體存在時給體的熒光強度）。結果表明：隨著羅丹明B溶液濃度的增加，能量轉移效率逐漸增大；當羅丹明B溶液濃度為2.0×10－5mol· L－1時，能量轉移效率最大。但考慮到儀器限制，試驗選擇1.0×10－7mol·L－1曙紅Y溶液用量為2.0mL，1.0×10－5mol·L－1羅丹明B溶液用量為1.0mL。

2.3 反應體系條件的選擇

2.3.1 表面活性劑用量

試驗考察了SDBS、十二烷基硫酸鈉（SLS）、十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）等3種表面活性劑對體系ΔF的影響。結果表明：分別加入1.0× 10－3mol·L－1SDBS溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5mL時，隨SDBS用量的增加，ΔF逐步增大；SDBS用量為1.5mL時，ΔF達到最大，隨后又下降。1.0×10－3mol·L－1SLS溶液用量為0.5～2.0mL時，ΔF也呈現先增后降的趨勢；SLS用量為1.5mL時，ΔF達到最大。1.0×10－3mol·L－1CTAMB溶液用量為2.0mL時，體系的ΔF達到最大。綜合比較3種表面活性劑，SDBS的活化效果最好。試驗選擇SDBS為體系的表面活性劑，其用量為1.5mL。

2.3.2 緩沖溶液酸度

試驗選擇乙酸鈉－乙酸緩沖溶液調節體系的酸度，考察了pH 5.0，5.5，6.0，6.5的乙酸鈉－乙酸緩沖溶液和pH 7的水對體系ΔF的影響。結果表明：當緩沖溶液的pH為5.5時，體系的ΔF達到最大。因此試驗選擇乙酸鈉－乙酸緩沖溶液的pH為5.5。

2.3.3 加熱時間

試驗考察了加熱時間分別為2，4，6，8，10，12，14min時對體系ΔF的影響，結果表明：加熱時間對ΔF的影響不大，超過4min后ΔF的波動比較平穩?？紤]到試驗效率，選擇加熱時間為4min。

2.3.4 加熱溫度

試驗考察了加熱溫度分別為20，25，30，35，40，45℃時對體系ΔF的影響。結果表明：隨加熱溫度升高，ΔF增加；當達到40℃時，ΔF最大；隨著溫度繼續升高，ΔF下降，而且光譜信號出現波動的情況。試驗選擇加熱溫度為40℃。

2.4 干擾試驗

在優化的試驗條件下，試驗考察了常見離子對1.0×10－7mol·L－1錳（Ⅱ）的干擾情況。結果表明：當相對誤差在±5%以內時，3 000倍的NO3－、SO42－、NH4＋、K＋、Cl－，1 000倍的Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、CO32－，50倍的Ag＋，20倍的Pb2＋、Al3＋，10倍的Cd2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋，5倍的Ni2＋、Co2＋不干擾測定。

2.5 標準曲線與檢出限

按試驗方法對錳（Ⅱ）的標準系列進行測定，錳（Ⅱ）的濃度在1.0×10－8～2.0×10－7mol·L－1范圍內與熒光猝滅強度呈線性關系，線性回歸方程為ΔF＝2.448×108c＋33.19，相關系數為0.999 0。

根據國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）推薦的計算方法，以3s／k（其中s為空白的標準偏差，k為標準曲線斜率）計算得到方法的檢出限為4.0× 10－9mol·L－1。

2.6 樣品分析

取信陽毛尖經濕式消解處理后，按試驗方法平行測定11次，并進行加標回收試驗，結果見表1。

表1 樣品中錳（Ⅱ）的分析結果（n＝11）Tab.1 Analytical result of Mn（Ⅱ）in the sample

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Fluorescent Spectroscopy Determination of Trace Amounts of Manganese Based on the Energy Transfer Between Eosin Y and Rhodamine B

CUI Ying，ZHANG Nan
（College of Resource and Environment，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang453003，China）

In an acetate buffer solution of pH 5.5and in the presence of sodium dodecyl benzene sulfonate，enhancement of fluorescence intensity of rhodamine B was observed due to the occurrence of energy transfer between eosin Y and rhodamine B.It was shown further that when under a temperature of 40℃and in the presence of trace amounts of Mn（Ⅱ），the fluorescence of rhodamine B emilted at 576nm was quenched and that linear relationship was obtained between the magnitude of the fluorescence quenching，ΔF［which is the difference of fluorescence intensity of the test solution without Mn（Ⅱ），F1and of that with Mn（Ⅱ），F2measured atλex＝508nm andλem＝576nm］and the concentration of Mn（Ⅱ）ion in the range of 1.0×10－8－2.0×10－7mol·L－1，with detection limit（3s／k）of 4.0×10－9mol·L－1.Based on these facts，a method of fluorescent spectroscopy determination of trace amount of Mn（Ⅱ）in samples was proposed.Tests for precision and recovery（by standard addition method）were performed by analyzing a substantial sample with the proposed method，giving values of RSD（n＝11）of 4.8%and of recovery of 106%.

Fluorescent spectroscopy；Energy transfer；Eosin Y；Rhodamine B；Fluorescence quenching；Trace amount of Mn（Ⅱ）

O657.34

A

1001－4020（2017）04－0429－03

10.11973／lhjy－hx201704012

2016－04－03

河南省教育廳科學技術研究重點項目（14A610014；13A610514）；河南省科技廳基礎與前沿研究項目（132300410139）

崔英（1980－），女，河南新鄉人，講師，碩士，研究方向為環境分析化學。E－mail：13837350318＠163.com