一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂

本发明属于非制式爆炸物检测领域，提供了一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂。

背景技术：

非制式爆炸物由于原料易得、制备简单。开展非制式爆炸物的检测对于分析具有重要意义。次氯酸盐因其具有氧化性，不仅自身可作为非制式爆炸物原料，而且可与生活中必不可少的食用盐(主要成分氯化钠)经过简单加工制备威力更强的非制式爆炸物原料氯酸盐和高氯酸盐(defencetoday,2008,4649:46-49)。除此之外，次氯酸盐作为生物体系中重要的活性氧之一，过量存在会引起多种疾病，包括囊性纤维化、肾脏疾病和癌症等。因此，实现对次氯酸钠的检测不论是在公共安全还是生命健康领域都具有重要意义。

目前，次氯酸盐的比色检测技术主要是利用贵金属刻蚀或者是基于探针分子的比色反应进行。其中，贵金属刻蚀法是利用次氯酸盐的强氧化作用刻蚀ag、au等贵金属产生吸光度的变化进而达到检测目的(analyticalmethods,2017,9(21):3151-3158)；基于探针分子的比色反应是利用次氯酸盐的氧化作用断裂硫代内酯或碳碳双键形成环氧基团，从而改变发色团电子分布状态而引起颜色变化(sensorsandactuatorsb:chemical,2019,283:524-531；acsappliedmaterials&interfaces,2016,8(2):1511-1519)。上述方法不仅成本昂贵，而且稳定性和抗干扰性较差。次氯酸根的荧光检测探针分子，大多合成步骤比较繁琐且主要基于荧光淬灭或者荧光光谱移动实现检测(sensorsandactuatorsb:chemical,2018,255:666-671)，不利于痕量分析，且由于检测信号不易识别易引起漏检和误检。

基于此，本发明开发了一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂。该试剂利用次氯酸盐氧化特性，以具有高量子产率的萘为荧光团，酚羟基为识别基团设计萘酚类分子。该试剂检测次氯酸根时能够实现比色和荧光两种信号从无到有响应，从而达到快速比色荧光检测次氯酸根的目的。此外，本试剂具有反应快速、灵敏度高及操作简单的优势，有利于大范围推广应用。

技术实现要素：

本发明目的在于，提供一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂，该试剂由萘酚类化合物、有机溶剂和无机溶剂制成。该试剂与次氯酸根接触后在<3s的时间内，比色和荧光立即从无色变为明亮的颜色，可以直接通过裸眼进行观察而无需复杂的分析设备，从而实现了对次氯酸根的低成本、即时分析。克服了现有次氯酸盐检测技术中反应时间长、信号响应只有比色或者荧光单一信号以及是基于颜色褪色或者变色现象的不足，为次氯酸盐的检测分析提供了有效的技术手段。

本发明所述的一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂，该试剂由萘酚类化合物、有机溶剂和无机溶剂制成，其中：

萘酚类化合物为1-萘酚、2,3-二羟基萘酚、联萘酚、溴萘酚、氯萘酚、乙酸萘酚、四氢萘酚、s-联萘酚、4-溴萘酚或硝基-2-萘酚，在溶液中的含量为0.1-40mmol/l；

有机溶剂为二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚或四氢呋喃，浓度为10％-80％；

无机溶剂为超纯水；

将有机溶剂用超纯水稀释至浓度为10％-80％，得到混合溶剂；

称量0.1mg-100mg的萘酚类化合物溶解在混合溶剂中，即得到浓度为0.1-40mmol/l的快速比色荧光检测次氯酸根试剂。

本发明所述的快速比色荧光次氯酸根检测试剂，将该试剂应用于次氯酸根的比色和荧光检测方法：

配制检测试剂：

将有机溶剂用超纯水稀释至浓度为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％和80％，即得到有机溶剂的浓度为10％-80％的混合溶剂；

称量0.1mg、0.5mg、1mg、3mg、5mg、7mg、9mg、12mg、15mg、20mg、25mg、30mg、40mg、50mg和100mg的萘酚类化合物溶解在有机混合溶剂中，即得到浓度为0.1mmol/l、0.2mmol/l、0.6mmol/l、1mmol/l、1.5mmol/l、2mmol/l、5mmol/l、10mmol/l、15mmol/l、20mmol/l、25mmol/l、30mmol/l、35mmol/l和40mmol/l的次氯酸根检测试剂；

将配制的检测试剂应用于次氯酸根的比色和荧光检测：

称取次氯酸钠溶解在超纯水中，配制成浓度为0.1μm、1μm、6μm、8μm、10μm、18μm、20μm、30μm、40μm、60μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、2000μm、3000μm、4000μm、5000μm、1mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm和30mm的次氯酸钠溶液；

用移液枪量取1.5ml检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用紫外可见吸收光谱仪以及荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，通过数字相机记录反应过程中比色和荧光变化过程，拍摄反应后的比色和荧光图片，测试试剂的裸眼识别检测限。

用采样纸分别擦取微量的次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸钾、氯酸钾、高氯酸钾和氯化铵，滴上1-2滴检测试剂，观察颜色变化，确定是否含有次氯酸盐。

本发明所述的一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂不仅可以检测液体中的次氯酸盐，还可以检测微量的固体次氯酸盐残留。此外，本试剂对于常见的无机盐干扰物具有优异的选择性。

本发明所述的一种快速比色荧光次氯酸根检测试剂，主要针对非制式爆炸物中的次氯酸盐成分进行检测，解决了当前次氯酸根检测试剂不能直接进行裸眼、快速、低成本检测识别问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所使用的试剂原料均可通过商业市场购买得到；

2.本发明的检测试剂能够同时比色和荧光两种信号检测次氯酸根；

3.本发明的检测试剂能够灵敏、高选择性的检测次氯酸根；

4.本发明的检测试剂反应快速，3s内就可以实现对次氯酸根检测；

5.本发明的检测试剂检测次氯酸根，无需复杂的分析设备，可以直接裸眼识别检测。

附图说明

图1为本发明20mmol/l1-萘酚在20％二甲亚砜与水混合溶剂中检测0-5000mm次氯酸钠荧光光谱曲线图，以及与1000mm次氯酸钠反应前后的荧光图像；

图2为本发明20mmol/l1-萘酚在20％二甲亚砜与水混合溶剂中检测0-5000mm次氯酸钠紫外可见光谱曲线图，以及与1000mm次氯酸钠反应前后的比色图像；

图3为本发明20mmol/l1-萘酚在20％二甲亚砜与水混合溶剂中检测0-5000mm次氯酸钠比色和荧光图像；

图4为本发明1mmol/l2,3-二羟基萘酚在10％二甲亚砜与水混合溶剂中检测0-5000mm次氯酸钠荧光光谱曲线图，以及与100mm次氯酸钠反应前后的荧光图像；

图5为本发明1mmol/l2,3-二羟基萘酚在10％二甲亚砜与水混合溶剂中检测0-30mm次氯酸钠紫外可见光谱曲线图，以及与16mm次氯酸钠反应前后的比色图像；

图6为本发明1mmol/l2,3-二羟基萘酚在10％二甲亚砜与水混合溶剂中检测0-30mm次氯酸钠比色图像，以及检测0-5000mm次氯酸钠的荧光图像；

图7为本发明10mmol/l2,3-二羟基萘酚在80％二甲亚砜与水混合溶剂中检测次氯酸钠痕量固体的比色和荧光图像。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但发明不限制于这些实施例。

实施例1

室温下，称量40mg的1-萘酚溶解在浓度为20％的二甲基亚砜与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为20mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-5000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，如图1所示；

由图1可以看出，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为明亮的绿色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-5000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，如图2所示；

由图2可以看出，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为鲜艳的橘红色。通过相机记录次氯酸根检测试剂检测0-5000μm不同浓度的次氯酸钠溶液后的比色荧光图像，由图3可知，随着次氯酸钠浓度增加，比色和荧光颜色逐渐加深。

实施例2

室温下，称量0.1mg的2,3-二羟基萘酚溶解在浓度为10％的二甲基亚砜与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀，即得到浓度为1mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-5000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，如图4所示；

由图4可以看出，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为蓝紫色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-30mm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，如图5所示；

由图5可以看出，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为褐色。通过相机记录次氯酸根检测试剂检测不同浓度的次氯酸钠溶液后的比色荧光图像，由图6可知，随着次氯酸钠浓度增加，比色和荧光颜色逐渐加深；

用采样纸擦取不同质量的次氯酸钠固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，观察颜色变化，由图7可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的次氯酸钠固体颗粒的比色现象从无色变为褐色，荧光现象从无色变为蓝紫色；当次氯酸钠固体质量为10ng时能够检测到明显的特征褐色，当次氯酸钠质量为0.5ng时能够观察到明显的蓝紫色荧光，说明该试剂具有较高的检测灵敏度。

实施例3

室温下，称量100mg的联萘酚溶解在浓度为10％的甲醇与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为0.1mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-30mm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化。反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为蓝紫色；重复上述实验，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为红色；

用采样纸擦取不同质量的次氯酸钙固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的次氯酸钙固体颗粒的比色现象从无色变为红色，荧光现象从无色变为蓝紫色。

实施例4

室温下，称量1mg的溴萘酚溶解在浓度为80％的乙醇与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为40mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-4000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化；反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为绿色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-4000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化；反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为橘红色；

用采样纸擦取不同质量的次氯酸钾固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的次氯酸钾固体颗粒的比色现象从无色变为橘红色，荧光现象从无色变为绿色。

实施例5

室温下，称量50mg的氯萘酚溶解在浓度为20％的丙酮与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为35mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-300μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化。反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为蓝紫色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-4000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化；反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为褐色；

用采样纸擦取不同质量的氯酸钾固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的氯酸钾固体颗粒的比色和荧光现象无变化。

实施例6

室温下，称量5mg的乙酸萘酚溶解在浓度为30％的乙酸乙酯与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为2mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-2000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为蓝紫色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-2000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化；反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为红色；

用采样纸擦取不同质量的高氯酸钾固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的高氯酸钾固体颗粒的比色和荧光现象无变化。

实施例7

室温下，称量20mg的四氢萘酚溶解在浓度为40％的二氯甲烷与水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为5mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-30mm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为绿色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-30mm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为褐色；

用采样纸擦取不同质量的氯化铵固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的氯化铵固体颗粒的比色和荧光现象无变化。

实施例8

室温下，称量30mg的s-联萘酚溶解在浓度为60％的石油醚与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为25mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-5000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为绿色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-5000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为红色；

用采样纸擦取不同质量的次氯酸钾固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的次氯酸钾固体颗粒的比色现象从无色变为红色，荧光现象从无色变为绿色。

实施例9

室温下，称量50mg的4-溴萘酚溶解在浓度为70％的四氢呋喃与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为10mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-2000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为蓝紫色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-2000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为粉红色；

用采样纸擦取不同质量的次氯酸钾固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的次氯酸钾固体颗粒的比色现象从无色变为粉红色，荧光现象从无色变为蓝紫色。

实施例10

室温下，称量40mg的硝基-2-萘酚溶解在浓度为80％的二甲基亚砜与超纯水混合溶剂中，搅拌均匀即得到浓度为40mmol/l的快速比色荧光次氯酸根检测试剂；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-2000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，3s后用荧光光谱仪测试反应后的光谱变化，并用相机记录反应前后荧光颜色变化，反应后荧光光谱峰强度随着次氯酸根浓度的增加而逐渐增强，荧光颜色由反应前无色变为绿色；

用移液枪量取1.5ml所配置的次氯酸根检测试剂于石英比色皿中，然后加入20ml，0-2000μm不同浓度的次氯酸钠溶液，于3s后通过紫外可见吸收光谱仪测试测试反应后的吸收光谱变化，并通过相机记录反应前后比色颜色变化，反应后紫外可见吸收峰强度随着次氯酸根浓度的增加而增强，比色颜色有反应前无色变为红色；

用采样纸擦取不同质量的次氯酸钠固体颗粒，滴上1-2滴检测试剂，可以看到，次氯酸钠检测试剂检测痕量的次氯酸钠固体颗粒的比色现象从无色变为红色，荧光现象从无色变为绿色。