CN102127099A - 用于比色法检测汞离子的纳米Ag光学探针的合成及应用 - Google Patents

用于比色法检测汞离子的纳米Ag光学探针的合成及应用 Download PDF

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王光丽
王铖
张文静
喻川
李在均
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Abstract

本发明提供比色法检测汞离子用纳米Ag光学探针的合成方法及应用。该合成方法按如下步骤进行：a.在溶有银离子的可溶性盐溶液中加入修饰剂，制得Ag-修饰剂的混合溶液；b.将还原剂加入到上述混合液中，一定温度下反应一定时间，得水溶性Ag纳米材料。本发明制得的Ag纳米材料在400nm出表现出很强的等离子共振吸收，并且，其作为光学探针对汞离子具有灵敏的选择性响应，肉眼观察的检测限达到了400nM。

Description

用于比色法检测汞离子的纳米Ag光学探针的合成及应用
技术领域：
本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及水溶性、高吸光系数的纳米Ag光学探针的合成方法；本发明还涉及该纳米Ag光学探针在分析检测中的应用。
背景技术：
汞是一种常见的有毒重金属，主要以汞离子(Hg2+)形式存在，对人的健康和环境都产生极大的危害，是水环境监测的重要指标。目前，环境水样中Hg2+的测定主要采用等离子体发射光谱法和质谱法[Li Y，Liu S J，Jiang D Q，Jiang Y，Yan X P.Chinese Anal.Chem.，2008，36，793-798；Wang M，Feng W，Shi J，Zhang F，Wang B，Zhu M，Li B，Zhao Y，Chai Z.Talanta，2007，71，2034-2039]、荧光法[Wang S，Forzani E S，Tao N.Anal.Chem.，2007，79，4427-4432；Li Y，Chai Y Q，Yuan R，Zhang L N，Liang W B，Ye G R.Chinese Anal.Chem.，2007，35，1525-1528]、电化学法[Han S P，Gan W E，Zhang W B，Su Q D.Chinese J.Anal.Chem.，2007，35，1373-1376；Nolan E M，Lippard S.J.Am.Chem.Soc.，2007，129，5910-5918]等。但是这些方法往往需要昂贵的仪器。比色法可以通过肉眼直接观察来测定，无需昂贵的仪器，是一种简便而非常有吸引力的分析方法[Wang H，Wang Y X，Jin J Y，Yang R H.Anal.Chem.2008，80 9021-9028；Xue XJ，Wang F，Liu X G.J.Am.Chem.Soc.，2008，130，3244-3245]。
贵金属纳米粒子，特别是金和银纳米粒子具有独特的光学性质如：摩尔吸光系数大，并且其表面等离子光谱与纳米粒子间的距离相关。因此，金和银纳米粒子受到了广泛关注[WangZ D，Lee J H，Lu Y.Adv.Mater.，2008，20，3263-3267；Liu C W，Hsieh Y T，Huang C C，Lin Z H，Chang H T.Chem.Commun.，2008，2242-2244]。功能性金纳米粒子作为光学探针比色法检测Hg2+，pb2+，Cu2+[Ye B C，Yin B C.Angew.Chem.Int.Edn.，2008，47，8386-8389；Lee J S，Han MS，Mirkin C A.Angew.Chem.Int.Edn.，2007，46；4093-4096；Yang R H，Jin J Y，Long L P，WangY X，Wang H，Tan W H.Chem.Commun.，2009，322-324；Wang Z D，Lee J H，Lu Y.Adv.Mater.，2008，20，3263-3267]，显示了很高的灵敏度。这其中，为了实现对目标离子的识别，大多数金纳米粒子都是通过酶或者寡聚肽链来修饰，这使得测定的成本很高，不适合实际的测定。与目前报道的Hg2+的测定方法(通过离子引起的纳米粒子的聚集作用)不同，本发明利用柠檬酸三钠修饰的银纳米粒子对Hg2+的还原作用引起的纳米材料光学性质的改变，成功地进行了汞离子的灵敏、选择性测定，肉眼测定的检测限达到了400nM。
发明内容：
本发明的目的之一是提供一种工艺简单，条件温和，成本低廉的在水相中合成吸光系数高的纳米Ag光学探针的方法；目的之二是提供该纳米Ag光学探针的用途。
本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现：
a、在溶有银离子的可溶性盐的混合溶液中加入修饰剂，制得Ag-修饰剂的混合溶液；
b、在上述混合溶液中加入一定量还原剂，一定温度下搅拌一定时间。
本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现：
所述的溶有银离子可溶性盐，选自高氯酸银，硝酸银，氟化银；所述的修饰剂，选自半胱氨酸，柠檬酸三钠，巯基乙酸，酒石酸钠；反应混合溶液中银离子与修饰剂的摩尔比为2∶1-10∶1；所述还原剂选自硼氢化钠，硼氢化钾，抗坏血酸，水合肼；所述的反应温度为20℃-100℃；所述的反应时间为30分钟-3小时。
本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现：
本发明的检测汞离子的纳米光学探针用于用于汞离子的分析检测。
可以将Ag纳米材料溶解在缓冲溶液中，然后加入含有汞离子的溶液进行测试。本发明的探针对400nm的光具有很强的吸收，对汞离子具有灵敏的选择性响应，通过肉眼即可观察。并且，本发明制备方法简单，所使用的修饰剂成本低，产物光学性质稳定，一个月后吸光度几乎未发生改变。
附图说明：
图1是发明制备的Ag纳米材料(实线)及加入1.0×10-6M的汞离子后的银纳米材料(虚线)的吸收光谱。
图2是发明制备的Ag纳米材料在不同pH的缓冲溶液中对1.0×10-6M的汞离子的响应。图3是发明制备的Ag纳米材料在有(左边样品)无(右边样品)汞离子存在时的照片。
具体实施方式：
实施实例1：
a.在溶有2.0×10-4mol/L硝酸银水溶液50mL中加入4.8mg半胱氨酸，电磁搅拌，制得Ag-Cys溶液；
b.将1.0mL 0.2mol/L的硼氢化钠溶液加入到上述混合液中，20℃反应2小时，得水溶性Ag纳米材料。
实施实例2：
在溶有1.0×10-4mol/L高氯酸银水溶液50mL中加入46.02mg酒石酸钠，电磁搅拌，制得Ag-Tar溶液；
b.将1.0mL 0.2mol/L的硼氢化钾溶液加入到上述混合液中，50℃反应0.5小时，得水溶性Ag纳米材料。
实施实例3：
a.在溶有4.0×10-4mol/L硝酸银水溶液50mL中加入29.4mg柠檬酸三钠，电磁搅拌，制得Ag-Cit溶液；
b.将1.0mL 0.2mol/L的水合肼溶液加入到上述混合液中，20℃反应2小时，得水溶性Ag纳米材料。
实施实例4：
a.在溶有4.0×10-4mol/L硝酸银水溶液50mL中加入0.1mL 0.5mol/L的巯基乙酸，电磁搅拌，制得Ag-TGA溶液；
b.将0.1mL 0.2mol/L的硼氢化钾溶液加入到上述混合液中，50℃反应1小时，得水溶性Ag纳米材料。
实施实例5：
a.在溶有1.0×10-4mol/L硝酸银水溶液50mL中加入58.8mg柠檬酸三钠；
b.将2.0mL 0.2mol/L的抗坏血酸溶液加入到上述混合液中，沸腾回流0.5小时，得水溶性Ag纳米材料。

Claims (6)

1.用于比色法检测汞离子的纳米Ag光学探针的合成方法，其特征在于：
a、在溶有银离子的可溶性盐溶液中加入修饰剂，制得Ag-修饰剂溶液；
b、将还原剂加入到上述混合液中，一定温度下反应一定时间，得水溶性Ag纳米材料。
2.根据权利要求1所述的水溶性Ag纳米材料的合成方法，其特征在于所述的银离子的可溶性盐，分别选自高氯酸银，氟化银，硝酸银。
3.根据权利要求1所述的水溶性Ag纳米材料的合成方法，其特征在于反应混合溶液中银离子与修饰剂的摩尔比为2∶1-10∶1。
4.根据权利要求1所述的水溶性Ag纳米材料的合成方法，其特征在于所述修饰剂选自柠檬酸三钠，酒石酸钠，半胱氨酸，巯基乙酸。
5.根据权利要求1所述的水溶性Ag纳米材料的合成方法，其特征在于反应温度为30分钟-3小时。
6.根据权利要求1所述的水溶性Ag纳米材料的合成方法，其特征在于所述的冲入惰性气体的时间为30分钟。
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