有几个经典检测汞方法,包括原子光谱法[3,4]电感耦合等离子体[5]质谱[6],电化学和荧光分光光度法[7]反相高性能液体色谱法电化学和荧光分光光度法[8]虽然它们都具有优异性能,但是,由于其需要牵涉到复杂的仪器仪表和繁琐的实验室程序及昂贵的仪器,使其不能直接并方便地使用。能够实时现场快速分析检测有毒金属离子的传感器满足了人们日益增长的需要[9,10],其中比色检测引起了人们的关注,因为其能提供直接用肉眼区分定性和定量检测而不需要昂贵设备[11-13]。
在一般情况下,Hg2+比色传感器还可以通过受体和受体的正确组合来制备Hg2+比色传感器[14,15],这篇综述将根据受体的类型给读者介绍并讨论比色传感器的发展、应用和机制,即基于有机分子,配和物,聚合物和纳米粒子为基础的比色传感器。
1 基于有机染料的传感器
1.1 基于聚醚型的传感器
基于有机染料的传感器已引起了人们的广泛关注,是因为通过分子设计可以改善它们的溶解性、简易大量合成及调节化学和物理的性质。具有不同结构和光学性质的有机物材料已成功地用作比色传感器[16-18]。在所有用于识别的有机传感器中,含多醚基团的聚醚化合物,即氧原子,氮原子或硫原子的多齿配体,可以很强地选择性配位不同的重金属离子。例如,Sancenon课题组[19]报道了含有氮杂-氧结合位点的定性分析受体,当含氮氧杂合物配体 : Hg2+摩尔比为1 : 1时可以选择性地络合Hg2+,且溶液由橘黄色变为红色。
Li课题组[20]开发了一种水溶性Hg2+传感器,该传感器以半菁和NO2Se2离子的螯合单元作为荧光基团,其不但对Hg2 +具有良好的选择性,还可以直接用肉眼辨别出从红色变为无色的颜色变化。检测极限达到了5.0×10-8 M,符合中国SA标准中有关废水排放的检测限。传感机制是金属离子载体通过与发色团的供电子部分结合发生分子内电荷转移。
Kadarkaraisamy课题组[21]报道了一类基于三联噻吩的荧光传感器,其包含线性共轭芳香族化合物和大环化合物。这个Hg2+传感器测验机理与众多的光诱导电子转移(PET)传感器有很大不同,这个传感器对选择性受体的要求很高。随着Hg2+的加入,该传感器显示出从浅黄色到红色的颜色变化。这归因于Hg2+与噻吩单元的硫原子之间的相互作用,电荷转移导致噻吩单元的部分氧化。
Xie课题组[22]合成了一种高效的可见光激发的Hg2+传感器,其通过乙烯基连接4-氨基-7硝基-苯并噁唑荧光团和冠醚。当配体与Hg2+结合比为1 : 1时,该传感器的吸收峰从466 nm红移到513 nm,并出现了从浅黄色到红色的颜色变化。此外,Hg2+检测限度的线性范围大概从0.4 mM到8 mM。除去乙烯基连接体Hg2+与该化合物的结合能力将大大降低而增加了其荧光量子产率。这项工作表明,连接体在信号部分和结合部位之间对该传感器的光学特性和显色性能起到了至关重要的作用。
Tian课题组[23]发现一种多功能染料邻-氮杂冠醚取代的N-芳基-9-氨基苯并奎宁盐的检测Hg2+的比色传感器,传感器中Hg2+与复合物的化学计量比为1 : 1缓冲-甲醇(1 : 3)已经进行了详细研究,值得注意的是邻-氮杂冠醚取代的N-芳基-9-氨基苯并奎宁盐的衍生物是为数不多的可以消除检测Hg2+时第三方离子例如Ag2+和Pb2+干扰的化学类型传感器,其检测极限是0.75 mM,并可用肉眼观察到其颜色从黄色变为红色。
Zhang课题组[24]发现4-(双(2-(乙硫基)乙基)氨基)-N-正丁基-1, 8-萘二甲酰亚胺与Hg2+形成的1 : 1的复杂化合物。有Hg2 +离子存在时由于在PET和ICT过程中联合贡献,该传感器出现了从亮黄色变为无色的颜色变化。