CN102830078B - 一种检测二价锰离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测二价锰离子的方法。本发明提供的通过磷酸根修饰的纳米银粒子测定水溶液中二价锰离子的方法，包括以下步骤：(a)提供一种含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液；(b)向所述检测液中加入待测样本，形成检测混合液；(c)观察或测量所述检测混合液的颜色和/或紫外可见光光谱，并与对照相比或与标准曲线进行比较，从而得出待测样本是否存在二价锰离子和/或二价锰离子的浓度。本发明方法特异性强，灵敏度高，且操作简便、适用对象范围广。

Description

一种检测二价锰离子的方法

技术领域

本发明涉及到离子检测领域，具体为一种能够检测样本中二价锰离子的方法。

背景技术

随着现代工业技术的快速发展，各种污染问题尤其是重金属污染已越来越严重，严重侵害人类的身体健康。据统计，在2011年1到8月，全国发生了11起重金属污染事件，引发了社会的高度关注。涉及重金属排放的行业很多，包括矿石开采、冶炼、化工、电镀、皮革、农药及IT行业等。很大一部分重金属污染物进入池塘、江河、湖泊和水库，不但使得环境生态系统遭到破坏，而且饮用水的水源也经常受到污染，严重威胁人们的健康。

在所有重金属元素中，锰元素是广泛存在的一种重有毒元素。2004年著名的“锰三角”地区的锰严重污染事件给人们敲响了警钟，该地区发达的锰矿开采及电解锰行业使得大量工业废水排入附近江河，直接给该地区的生态及人们的身体健康带来了不可修复的创伤。

锰元素是人体必需的微量元素之一，当人体缺锰时可引起神经衰弱综合症，影响智力发育，骨和软骨的形成不正常及葡萄糖耐量受损等，然而当人体中锰的含量过高时，其对人体的损伤亦不容小觑。人体中锰元素过量时会出现锰中毒现象，早期表现为神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。中毒较明显时，出现锥体外系损害，并可伴有精神症状。严重时可表现为帕金森氏综合症和中毒性精神病。所以我国有关标准目前已将引用水中锰含量上限标准设定为0.1mg/L。

目前国内外比较成熟且常用的检测锰离子的方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、催化光度法等，然而这些方法往往存在样品制备步骤复杂、离子干扰严重、仪器价格昂贵、检测时间长等缺陷。

对于催化光度法，虽然目前对其研究已非常广泛，但基于其检测灵敏度不高，干扰离子影响大，且其中应用的某些化学试剂毒性偏大，因此，该方法的产业化应用难。

因此，探索一种能够快速、及时、实地、简便地检测出水溶液体系中二价锰离子的方法并应用于实际中，如环境检测、污水处理、空气及土壤质量分析等领域具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速、实时和简便地检测出样品中的二价锰离子(Mn²⁺)的方法。该方法不仅适用于水溶液体系中二价锰离子的检测，而且可以用来检测固态基质经过处理后获得的水样品或者漂浮在大气中的灰尘经过处理后获得的水溶液中的二价锰离子。

本发明提供了一种检测二价锰离子的方法，包括以下步骤：

(a)提供一种含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液；

(b)向所述检测液中加入待测样本，形成检测混合液；

(c)观察或测量所述检测混合液的颜色和/或紫外可见光光谱，并与对照相比或与标准曲线进行比较，从而得出待测样本是否存在二价锰离子和/或二价锰离子的浓度的测定结果。

在另一优选例中，所述的含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液是由水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体混合所形成。

在另一优选例中，所述的磷酸盐为水溶性磷酸盐，优选为多聚磷酸钠溶液、多聚磷酸钾溶液、多聚磷酸铵溶液或其组合。

在另一优选例中，提供所述的检测液还包括以下步骤：

(i)向水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体形成的混合液中加入还原剂，形成含银纳米粒子的混合液(即纳米银胶体)；

(ii)对所述的混合液进行搅拌。

在另一优选例中，所述的还原剂包括硼氢化钠水溶液、硼氢化钾水溶液、或其组合。

在另一优选例中，所述还原剂的浓度为0.005～10mmol/L，更佳地，为0.01-5mmol/L；

在另一优选例中，所述的搅拌为磁力搅拌，时间为2-45分钟，更佳地5-30分钟。

在另一优选例中，所述对照是如下形成的对照混合液：向所述含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液中加入不含二价锰离子的水溶液，形成对照混合液，并且满足下式V1/V2=V3/V4，

式中，

V1是用于形成对照混合液的所述不含二价锰离子的水溶液的体积；

V2是用于形成对照混合液的所述检测液的体积；

V3是用于形成检测混合液的所述待测样本的体积；

V4是用于形成检测混合液的所述检测液的体积。

在另一优选例中，V2＝V4且V1＝V3。

在另一优选例中，所述的对照混合液为浅黄色。

在另一优选例中，所述的标准曲线是通过如下方法制得：

向含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液中加入不同浓度的二价锰离子，制得多个检测混合液；

测量各检测混合液的紫外可见光光谱吸收；

绘制“检测混合液的紫外可见光光谱吸收值-二价锰离子浓度”曲线，或绘制“相对紫外可见光吸收值-二价锰离子浓度”曲线，作为标准曲线。

在另一优选例中，相对紫外可见光谱吸收值＝对照混合液的紫外可见光谱吸收值÷检测混合液的紫外可见光谱吸收值。

在另一优选例中，所述的水溶性磷酸盐溶液的浓度为0.1-10mmol/L，更佳地，为0.2-5mmol/L；和/或

所述的银纳米粒子前驱体为可溶性银盐溶液，其浓度为1-500mmol/L，更佳地，为2-100mmol/L；和/或

所述水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体的体积比为5：1～150：1，更佳地，为6：1～120：1。

在另一优选例中，所述的可溶性银盐溶液优选为硝酸银溶液。

在另一优选例中，所述的磷酸盐修饰的银纳米粒子检测液的pH值为9-13，较佳地，为10-12，更佳地，为10.5-11.5；和/或

所述的紫外可见光光谱吸收在200-800nm(较佳地370-420nm，更佳地390nm左右)波长下测定。

在另一优选例中，所述的待测样本包括水样、血样、组织液样品、经处理的环境样品的水溶液、经处理的固态样品的水溶液以及含可转化为二价锰离子的其他价态锰元素的水溶液。

在本发明的第二方面，提供了一种用于检测二价锰离子的试剂盒，包括：

(a)水溶性磷酸盐；包括多聚磷酸钠溶液、多聚磷酸钾溶液、多聚磷酸铵溶液或其组合；

(b)银纳米粒子前驱体；为可溶性银盐溶液，在另一优选例中，所述的可溶性盐溶液为硝酸银；

(c)还原剂；包括可溶性硼酸盐，优选为硼氢化钠水溶液、硼氢化钾水溶液或其组合；

(d)使用说明书；

其中，所述的水溶性磷酸盐、银纳米粒子前驱体、和还原剂可反应形成一含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液。

在另一优选例中，所述的说明书描述了本发明所述的方法，和/或所述说明书包括检测二价锰离子的标准曲线；和/或所述说明书包括了颜色比较的说明以及比色对照卡或图。

在另一优选例中，所述的组分(a)、(b)和(c)分别位于不同的容器或包装中。

应理解，在本发明范围中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1显示了不同浓度二价锰离子导致检测液的变色情况，即随着二价锰离子浓度的增加，溶液颜色变化逐渐增大。颜色变化大致如下：极淡的黄色→浅黄色→橙色→浅棕色→棕色→深褐色。

图2显示了实施例2中，不同浓度二价锰离子的在300～700nm处紫外可见吸收图谱。图中，如箭头所示，在390nm处，所有不同浓度的二价锰离子溶液随着浓度的增加，出现了吸光度的递减。

图3显示了对照混合液与待测混合液中紫外可见吸光度比值(A₀/A)与锰离子浓度的标准曲线图。

具体实施方式

本发明人经过长期而深入的研究，首次意外地发现，利用磷酸根修饰银纳米粒子，通过磷酸根与Mn²⁺的选择性络合，导致银纳米粒子溶液颜色发生变化，引起银纳米粒子表面等离子体共振吸收峰的峰位以及吸收强度发生变化，实现对水溶液中Mn²⁺的快速、简便检测。

检测液

可用于本发明的检测液由水溶性磷酸盐、水溶性银纳米粒子前驱体以及还原剂组成，其性质及相互关系如下：

1.水溶性磷酸盐

可用于本发明的水溶性磷酸盐没有特别的限制。可以是任何能够解离出磷酸根的各类水溶性盐，包括多聚磷酸钠、多聚磷酸钾及多聚磷酸铵；其浓度为0.1-10mmol/L，更佳地，为0.2-5mmol/L。

在另一优选例中，所述的水溶性磷酸盐为多聚磷酸钠，浓度为4mmol/l。

2.水溶性银纳米粒子前驱体

可用于本发明的水溶性银纳米粒子前驱体没有特别的限制。可以是任何能够解离出银离子的各类水溶性银盐，包括硝酸银、高氯酸银等；其浓度为10-500mmol/L，更佳地，为20-100mmol/L。

在另一优选例中，所述的水溶性银纳米粒子前驱体为硝酸银，其浓度为20mmol/L。

3.还原剂

可用于本发明的还原剂没有特别限制，可以是任何能够与银离子反应并将待测液中银离子还原成纳米银粒子的还原剂。所述的还原剂可以包括硼氢化钠水溶液、硼氢化钾水溶液；其浓度为0.005～1mmol/L，更佳地，为0.01-0.5mmol/L。

在另一优选例中，所述的还原剂为硼氢化钠水溶液，其浓度为0.1mmol/L。

4.比例

在本发明中，所述检测液各组分的比例可以如下：

水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体的体积比为5：1～150：1，更佳地，为6：1～120：1；

还原剂与水溶性磷酸盐溶液的体积比为5：1～150：1，更佳地，为6：1～120：1。

5.pH

可用于本发明的检测液的pH值范围为碱性，可以通过氢氧化钠调节所述的检测液的pH值并扩大最低检测限度、提高检测灵敏度，较佳地，为9-13，更佳地，为10-12。

在另一优选例中，所述的检测液pH值为10.5-11.5。

对照

可用于本发明的对照是如下形成的对照混合液：向所述含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液中加入不含二价锰离子的水溶液，形成对照混合液，并且满足下式V1/V2=V3/V4，

式中，

V1是用于形成对照混合液的所述不含二价锰离子的水溶液的体积；

V2是用于形成对照混合液的所述检测液的体积；

V3是用于形成检测混合液的所述待测样本的体积；

V4是用于形成检测混合液的所述检测液的体积。

在另一优选例中，V2＝V4且V1＝V3。

机理

为了便于理解，提供本发明中检测液及检测混合液的作用机理。应理解，本发明的保护范围不受所提供的作用机理的限制。

本发明利用的磷酸盐修饰银纳米粒子，在碱性条件下用于检测水溶液中Mn²⁺。该方法是利用磷酸根修饰的银纳米粒子与Mn²⁺的选择性络合作用，引起银纳米粒子的团聚，使银纳米粒子的表面等离子体共振吸收发生变化，从而导致银纳米粒子的颜色、紫外可见光谱吸收强度及峰位发生变化，由此，可以直接利用肉眼或紫外可见分光光度计进行判断，即可以迅速判断出检测样品中是否含有Mn²⁺及Mn²⁺的大致含量，从而实现水溶液中Mn²⁺的简便、快速检测。进一步，通过结合Mn²⁺浓度与紫外可见光谱吸收强度关系的标准曲线图，本发明还可以检测出被检测样品中Mn²⁺的浓度含量。

此外，本发明不仅适用于水溶液体系中Mn²⁺的检测，而且还可以通过间接方法将其他价态的锰元素转化为二价锰离子，利用本发明的技术与方法予以检测。

二价锰离子的肉眼比色检测、紫外可见吸收图谱及标准曲线

1.二价锰离子的肉眼比色检测

配置各种预定浓度的二价锰离子溶液（例如，Mn²⁺浓度1×10^-3M、1×10^-4M、1×10^-5M、5×10^-6M、1.5×10^-6M、1×10^-6M等。注：当Mn²⁺浓度低于1×10^-6M时，不变色或基本不变色），使用本发明所述的方法，分别加入到检测液当中，10分钟后进行照片记录颜色变化，制成等浓度梯度的比色对照图(或比色对照卡)。如图1所示，随着二价锰离子浓度的增加，溶液颜色变化逐渐增大。颜色变化大致如下：极淡的黄色→浅黄色→橙色→浅棕色→棕色→深褐色。

2．二价锰离子的紫外可见吸收图谱

配制各种已知浓度的二价锰离子溶液，并使用本发明所述的方法，在200～800nm处对各溶液进行吸光度的分析，结果如图2所示。图中，箭头给出的是在390nm左右处，从上至下各曲线对应的Mn²⁺浓度。

结果表明，在390nm左右处，所有不同浓度的二价锰离子溶液随着浓度的增加，出现了吸光度的递减。

应理解，在本发明中，吸光度的递减或递增关系都可用于检测二价锰离子浓度。例如，当波长大于450nm以及波长位于300-350nm时，不同浓度的二价锰离子溶液随着浓度的增加，出现了吸光度的递增。当然，基于370-420nm的波长范围所测得的二价锰离子浓度为最优选。

3.二价锰离子浓度的标准曲线

以上述各已知二价锰离子浓度作为横坐标(X)，以390nm左右处对照混合液的吸光度(A₀)与各浓度二价锰离子溶液的吸光度(A)的比值(A₀/A)即“相对紫外可见光吸收值”作为纵坐标(Y)，得出其散点图，并计算出二者的线性关系。一个典型实施例的结果如图3。

在测定未知浓度的检测液时，将390nm左右处对照混合液的吸光度(A₀)与检测液的吸光度(A)的比值(A₀/A)代入式1的Y中，即可获得二价锰离子浓度X的数值。

试剂盒

本发明还提供了用于检测二价锰离子的检测试剂盒。通常，本发明的试剂盒包括以下部件：

(a)水溶性磷酸盐；包括多聚磷酸钠溶液、多聚磷酸钾溶液、多聚磷酸铵溶液；

(b)银纳米粒子前驱体；为可溶性银盐溶液，在另一优选例中，所述的可溶性盐溶液为硝酸银；

(c)还原剂；包括硼氢化钠水溶液、硼氢化钾水溶液；

(d)使用说明书；

其中，所述的水溶性磷酸盐、银纳米粒子前驱体、和还原剂可反应形成一含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液。

在另一优选例中，所述的说明书描述了本发明方法，和/或所述说明书包括检测二价锰离子的标准曲线；和/或所述说明书包括了颜色比较的说明以及比色对照卡或图。

在另一优选例中，所述的组分(a)、(b)和(c)分别位于不同的容器或包装中。

待测样本

本发明方法和试剂盒可用于检测任何含二价锰离子的样品，还可用于检测含任何可转化为二价锰离子的其他价态锰的样品。

可用于本发明的待测样品没有特别的限制，代表性例子包括(但并不限于)：环境中的水样、固态的环境样品、食品浸出液样品、人体组织浸出液样品、漂浮在大气中的灰尘经过处理后获得的溶液。

其中，所述溶液的溶剂为水或水与其它溶剂形成的混合溶剂。

在另一优选例中，所述的待测液为河水、湖水的水样，来自工矿、电器、电镀行业、电池行业的水样，土壤中的环境水样，人体的全血样品或血清样品以及大气中可吸入颗粒物的水样等。

本发明的有益效果包括：

1.特异地、灵敏地检测的Mn²⁺浓度：本发明方法通过纳米银粒子能准确判断样本中是否含有Mn²⁺，并在Mn²⁺浓度较低时(<10^-6mol/L)，也能不受样本中其他离子(如Zn²⁺,Al³⁺,Ba²⁺,K⁺,Ca²⁺,Zn²⁺,Cr⁶⁺,Na⁺,NO^3-,SO₄ ^2-,PO₄ ^3-等)的干扰，较准确地测出Mn²⁺浓度。

2.操作简单、快速：本发明配置简单的、市售可得的无机溶液，利用纳米银粒子与Mn²⁺选择性络合的机制可快速测量Mn²⁺浓度。且本发明操作方法所用的前驱体、中间产物均为溶于水的无机离子，无毒无害，环保无污染。

3.对测定对象的限制较少：本发明适用的对象可以为水样或其它样品溶于水形成的溶液及人体水溶液样品，具有广泛的推广和应用价值。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

实施例1检测二价锰离子

将不同剂量的Mn²⁺加入去离子水制成已知Mn²⁺浓度的水溶液：C₀～C₈，其中C₀为对照。

配置检测液：取20mmol/L的硝酸银水溶液1mL加入到100mL 4mmol/L的多聚磷酸钠溶液中，在磁力搅拌的条件下，缓慢地逐滴加入1mL 0.1mmol/L的硼氢化钠水溶液，室温下磁力搅拌5分钟，可得到磷酸根修饰的银纳米粒子检测液，并用氢氧化钠溶液调节检测液的pH浓度至10.5～11.5。

观察并在200～800nm的范围内，使用紫外可见光测量已知浓度的Mn²⁺去离子水溶液的吸光度，按照工作本发明内容中标准曲线的工作方法进行计算，将所得测量结果与已知浓度进行比较，确定本发明方法能够获得二价锰离子的定性和定量分析。见表1。

表1

实施例2检测本发明方法的特异性

向实施例1中所述的已知Mn²⁺浓度的水溶液中加入其它金属离子和其他离子（Pb²⁺,Al³⁺,Ba²⁺,K⁺,Ca²⁺,,Cr⁶⁺,Na⁺,Cr³⁺,Co²⁺,Cu²⁺,Cd²⁺,Fe³⁺,Ni²⁺,Mg²⁺,Hg²⁺,Cl^-,NO₃ ^-,SO₄ ^2-,PO₄ ^3-）(以盐形式加入，金属离子的总浓度约为10μmol/L)，再重复实施例1所用的方法对已知浓度的水溶液进行测量。

其结果如表2。

表2

表2的结果表明，本发明方法通过纳米银粒子能准确判断样本中是否含有Mn²⁺，并在Mn²⁺浓度较低时(<1×10^-6mol/L)，也能不受样本中其他离子(如Zn²⁺,Al³⁺,Ba²⁺,K⁺,Ca²⁺,Zn²⁺,Cr⁶⁺,Na⁺,NO₃ ^-,SO₄ ^2-,PO₄ ^3-等)的干扰，较准确地测出Mn²⁺浓度。

实施例3河水、湖水水样中Mn²⁺的检测

采集待检测水样S3.1～S3.4：在河、湖的不同地点同样深度处用水样采集瓶采集水样，放置待检。

配制检测液：方法同实施例1。

向配置的检测液950μL中加入50μL的待检测水样，观察对比检测混合液与对照的颜色变化情况。

10分钟左右，两份检测混合液的颜色未变色，为浅黄色，说明待检测水样中不含Mn²⁺或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10^-6mol/L）。另两份检测混合液颜色变为橙红色，说明待测水样中的Mn²⁺高于10^-6mol/L。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在391nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算。

待检测液中Mn²⁺的测定结果见表3。

表3

实施例4矿区、电池厂水样中Mn²⁺的检测

采集待检测水样S4.1～S4.4：于工厂的废水排放口处在不同时间采集相同体积的水样，后将其混合均匀，得到待检测水样。

其余方法同实施例3。

10分钟左右，一份检测混合液的颜色未变色，为浅黄色，说明待检测水样中不含Mn²⁺或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10⁶mol/L）。三份检测混合液颜色变为橙红色，说明待测水样中的Mn²⁺高于10^-6mol/L。将其与比色对照图进行对比，得到变色水样中二价锰含量的浓度范围。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在390nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算

待检测液中Mn²⁺的测定结果见表4。

表4

实施例5大气可吸入物中Mn元素的检测

采集待检测水样S5.1和S5.2：通过特定的空气采样器，在需检测区域以恒速抽取一定体积的空气，使空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒物被截留在特定滤膜中，将收集到的悬浮颗粒物用0.1mol/L的盐酸酸化，使其溶解。由于空气中锰的氧化物以气溶胶的形式存在，因此在检测之前需要用还原剂将其还原为二价锰待检测水样。

其余方法同实施例3。

10分钟左右，两份检测混合液的颜色均未变色，为浅黄色，说明待检测大气样本中不含Mn²⁺或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10^-6mol/L）。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在389nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算。

待检测液中Mn²⁺的测定结果见表5。

表5

实施例6土壤中Mn²⁺的检测

采集待检测液S6.1和S6.2：首先在土壤检测区域多点采样，然后将样品混合均匀，得到待检测土壤样品。在待检测土壤样品中加入去离子水，搅拌多次后静置，直至上层溶液呈现透明状。然后用0.1mol/L的盐酸将得到的透明上清液酸化，最后在酸化上清液中加入足量的还原剂，将高价态的锰离子还原成Mn²⁺。最后得到待检测水样。

其余方法同实施例3。

10分钟左右，两份检测混合液的颜色均未变色，为浅黄色，说明待检测土壤样本中不含Mn²⁺或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10^-6mol/L）。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在392nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算。

待检测液中Mn²⁺的测定结果见表6。

表6

实施例7人体血样中Mn²⁺的检测

采集待检测液：将得到的人体血样用3mol/L的硝酸水溶液进行处理，使血样中的有机组分被完全氧化，这里血样与硝酸水溶液的比例最好为5:1，然后用0.1mol/L的氢氧化钠中和，过滤，最后得到待检测液。

其余方法同实施例3。

10分钟左右，检测混合液的颜色未变色，为浅黄色，说明待检测血样中不含Mn²⁺或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10^-6mol/L）。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在390nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算，得到待检测液中Mn²⁺的浓度。

对3个样品进行了检测，检测结果表明，3个样品中的Mn²⁺的浓度均低于2.5×10^-7mol/L(正常人体血样中锰离子浓度的上限)。

实施例8人体头发中Mn²⁺的检测

采集检测液：从志愿者取得头发样品（约2克），用混合溶样酸(HNO₃:HClO₄=20:1)进行消化处理，然后用2%的盐酸进行溶解，然后调节pH至中性，得到待检测液。

其余方法同实施例3。

10分钟左右，检测混合液的颜色未变色，为浅黄色，说明待检测头发样品中不一定含有Mn²⁺；或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10^-6mol/L）。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在391nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算，得到待检测液中Mn²⁺的浓度均低于正常人体头发中锰离子浓度的上限（正常人体头发中锰离子浓度的上限约为4.72×10^-6mol/L)。

实施例9食品中Mn²⁺的检测

采集检测液：从食品中获得样品（约2克），用混合溶样酸进行消化处理，然后用2%的盐酸进行溶解，然后调节pH至中性，得到待检测液。

其余方法同实施例3。

10分钟左右，检测混合液的颜色未变色，为浅黄色，说明待检测食品样本中不含Mn²⁺或仅含微量Mn²⁺（浓度小于10^-6mol/L）。

对未变色的检测混合液进行紫外可见分光光度计测量，在200-800nm范围内紫外可见吸收强度的变化，将在390nm的对照混合液和检测混合液吸光度比值代入本发明中标准曲线的工作方法进行计算，得到待检测液中Mn²⁺的浓度，即待检测食品样本中均不含Mn²⁺。

对比例1使用金纳米粒子对实施例2中的部分样本进行Mn²⁺浓度的检测

样本配置方法及检测液配置方法同实施例2,其不同在于，所用配置检测液的硝酸银溶液替换为氯金酸溶液，并形成磷酸盐修饰的金纳米粒子检测液。然后，同实施例2一样，加入其它离子（Pb²⁺,Al³⁺,Ba²⁺,K⁺,Ca²⁺,Zn²⁺,Cr⁶⁺,Na⁺,Cr³⁺,Co²⁺,Cu²⁺,Cd²⁺,Fe ³⁺,Ni²⁺,Mg²⁺,Hg²⁺,Cl^-,NO₃ ^-,SO₄ ^2-,PO₄ ^3-），进行检测。

检测结果如表7所示。

表7

讨论：

实施例1为对已知浓度的二价锰离子溶液以本发明方法进行验证，可见本发明方法所测得的二价锰离子的浓度与已知浓度非常接近，在溶液浓度很小(<10^-6mol/L)的情况下仍然能准确测出其浓度，故本发明方法灵敏度较高。

实施例2在实施例1的基础上，加入了其它各种已知浓度的金属离子，所测得的结果基本与实施例1中结果相同，说明本发明方法不受其他离子干扰，特异性强。

实施例3～9为环境、食品及人体中各种可能含有锰离子的样品的测量，其对象从河水、湖水、工厂附近等水样、人血样到大气、食品、土壤等环境样品和人头发样品经处理后的水样，说明本方法适用的对象限制少，操作流程简便，易于推广。

从对比例1中可以看出，在含各种金属离子的溶液中，对Mn²⁺浓度进行测定时，将银纳米粒子改为金纳米粒子，其结果与已知浓度不同，存在其他离子的干扰，误差较大，故金纳米粒子不适合应用于Mn²⁺浓度的测定。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (17)

1.一种检测二价锰离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)提供一种含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液；

(b)向所述检测液中加入待测样本，形成检测混合液；

(c)观察或测量所述检测混合液的颜色和/或紫外可见光光谱，并与对照相比或与标准曲线进行比较，从而得出待测样本是否存在二价锰离子和/或二价锰离子的浓度的测定结果；

其中，所述的磷酸盐修饰的银纳米粒子检测液的pH值为10-12；

所述的含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液是由水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体混合所形成；

所述的水溶性磷酸盐溶液的浓度为0.1-10mmol/L；

所述的银纳米粒子前驱体为可溶性银盐溶液，其浓度为1-500mmol/L；和

所述水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体的体积比为5：1～150：1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可溶性银盐溶液为硝酸银溶液。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磷酸盐为水溶性磷酸盐。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的磷酸盐为多聚磷酸钠溶液、多聚磷酸钾溶液、多聚磷酸铵溶液或其组合。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述的检测液还包括以下步骤：

(i)向水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体形成的混合液中加入还原剂，形成含银纳米粒子的混合液；

(ii)对所述的混合液进行搅拌。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含银纳米粒子的混合液是纳米银胶体。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对照是如下形成的对照混合液：向所述含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液中加入不含二价锰离子的水溶液，形成对照混合液，并且满足下式V1/V2＝V3/V4，

式中，

V1是用于形成对照混合液的所述不含二价锰离子的水溶液的体积；

V2是用于形成对照混合液的所述检测液的体积；

V3是用于形成检测混合液的所述待测样本的体积；

V4是用于形成检测混合液的所述检测液的体积。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的标准曲线是通过如下方法制得：

向含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液中加入不同浓度的二价锰离子，制得多个检测混合液；

测量各检测混合液的紫外可见光光谱吸收；

绘制“检测混合液的紫外可见光光谱吸收值-二价锰离子浓度”曲线，或绘制“相对紫外可见光吸收值-二价锰离子浓度”曲线，作为标准曲线。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磷酸盐修饰的银纳米粒子检测液的pH值为10.5-11.5。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水溶性磷酸盐溶液的浓度为0.2-5mmol/L；和/或，

所述的银纳米粒子前驱体为可溶性银盐溶液，其浓度为2-100mmol/L；和/或

所述水溶性磷酸盐溶液与银纳米粒子前驱体的体积比为6：1～120：1。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的紫外可见光光谱吸收在200-800nm波长下测定。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的紫外可见光光谱吸收在370-420nm波长下测定。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的磷酸盐修饰的银纳米粒子检测液的pH值为10.5-11.5；和/或

所述的紫外可见光光谱吸收在390nm波长下测定。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的待测样本包括水样、血样、组织液样品、经处理的环境样品的水溶液、经处理的固态样品的水溶液以及含可转化为二价锰离子的其他价态锰元素的水溶液。

15.一种用于权利要求1所述的检测二价锰离子的方法的试剂盒，其特征在于，包括：

(a)水溶性磷酸盐；包括多聚磷酸钠溶液、多聚磷酸钾溶液、多聚磷酸铵溶液或其组合；

(b)银纳米粒子前驱体；为可溶性银盐溶液；

(c)还原剂；包括可溶性硼酸盐；

(d)使用说明书，所述的说明书描述了权利要求1所述的检测二价锰离子的方法；

其中，所述的水溶性磷酸盐、银纳米粒子前驱体、和还原剂可反应形成一含磷酸盐修饰的银纳米粒子的检测液，且所述的磷酸盐修饰的银纳米粒子检测液的pH值为10-12。

16.如权利要求15所述的试剂盒，其特征在于，所述的可溶性盐溶液为硝酸银。

17.如权利要求15所述的试剂盒，其特征在于，所述的还原剂为硼氢化钠水溶液、硼氢化钾水溶液或其组合。