CN102879350A

CN102879350A - 以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法

Info

Publication number: CN102879350A
Application number: CN2012103781456A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 邓豪华; 刘爱林; 林新华; 李光文
Original assignee: Fujian Medical University
Current assignee: Fujian Medical University
Priority date: 2012-10-06
Filing date: 2012-10-06
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-06
Also published as: CN102879350B

Abstract

本发明公开一种以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速含量测定方法，采用铜离子与热处理裸纳米金表面作用，导致纳米金聚集，从而表现出溶液颜色和紫外吸收光谱特征的变化。利用目视观察热处理裸纳米金溶液颜色特征以判断铜离子的浓度，目视观察的检测限为2μmol/L。利用热处理裸纳米金的吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅以判断铜离子的浓度。吸光度比值测定的线性范围为0.5～6μmol/L，检测限为0.04μmol/L。

Description

以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法

技术领域

本发明涉及以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速含量测定方法，属于分析化学和纳米技术领域。

背景技术

金纳米粒子由于其易于制备和生物功能化、优良的生物稳定性和独特的光谱特性已受到广泛的关注。金纳米粒子的表面等离子吸收带位于电磁波谱的可见光区，并受纳米聚集体的形貌的影响。典型的胶体纳米金粒子为酒红色，而它们的聚集体则呈现紫色或蓝色，这是由于纳米金的表面等离子吸收带向长波长移动所致。基于这一原理的方法可用于细胞、蛋白质、DNA、金属离子等各种分析物的检测。

作为对生物体必需的微量元素，铜是在人体中最丰富的过渡金属离子之一。然而，铜离子浓度过高，则可能导致不利健康的影响，如细胞毒性、肝脏和肾脏的损害和神经退行性疾病等。由于其广泛使用在工业和农业中，铜离子也带来了严重的环境问题。因此，发展快速、灵敏、适合进行现场检测的铜离子检测方法，具有十分重要的意义。迄今为止，包括电化学传感器、荧光探针、原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法等各种技术已被应用于环境和生物样品中微量水平的铜离子检测。虽然大多数的上述技术，可以灵敏、选择性地检测Cu²⁺，但是精密仪器和训练有素的操作人员的需求限制了它们在常规检测中的应用。

近年来，一些配体修饰的金纳米粒子已被作为显色探针用于铜离子检测。然而，金纳米粒子复杂的修饰过程、相对复杂的检测步骤、耗时的过程、灵敏度较低等缺点限制了这些方法的应用。本发明直接以经过快速热处理的裸纳米金作为显色探针，提供了一种快速、简便、灵敏的铜离子检测新方法。

发明内容

本发明的目的是以经过快速热处理的裸纳米金为显色探针，提供了一种快速、简便、灵敏的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是利用铜离子与热处理裸纳米金作用，导致纳米金聚集而表现出溶液颜色和紫外吸收光谱特征的变化，来测定铜离子浓度。

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是利用目视观察热处理裸纳米金溶液颜色特征以判断铜离子的浓度。

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是利用热处理裸纳米金的吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅以判断铜离子的浓度。

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是所使用的裸纳米金采用硼氢化钠还原氯金酸的方法制备，将500 μL浓度为 0.1 g/L 氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液，反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌而形成裸纳米金；所得的裸纳米金溶液在70℃恒温水浴中加热5分钟得到热处理裸纳米金。

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是将热处理裸纳米金溶液和含不同浓度铜离子的磷酸盐缓冲溶液按体积比1:1混合，70℃反应5-10分钟，目视观察颜色特征或测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅；当目视观察颜色特征时，随着铜离子浓度的增大，纳米金的颜色逐渐由酒红色变为紫红色-紫色-蓝紫色-蓝色，目视观察的检测限为2 μmol/L；当测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅时，随着铜离子浓度的增大，吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅逐渐增大，在0.5~6 μmol/L 范围内吸光度比值与铜离子浓度呈线性关系，检测限为0.04 μmol/L。

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是所使用的热处理裸纳米金平均粒径为8.1 nm，最大吸收波长为515 nm。

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是将热处理裸纳米金溶液与含有不同浓度铜离子的浓度为0.01 mol/L、pH=8.0的磷酸盐缓冲溶液按体积比1:1混合，70℃反应5分钟，目视观察颜色特征或测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅以判断铜离子的浓度.

所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是热处理裸纳米金溶液和含不同浓度铜离子的磷酸盐缓冲溶液的体积为0.2 mL。

本发明所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，具体步骤如下：

（一）裸纳米金的制备：

以下过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。裸纳米金的制备：首先，500 μL 浓度为0.1 g/L 氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液（加入时间控制在5分钟内），反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌1小时。

（二）裸纳米金的热处理：

将步骤（一）制备的裸纳米金溶液在70℃恒温水浴中加热5分钟。

（三）铜离子的测定

0.2毫升样品溶液中加入0.2毫升步骤（二）制备的热处理裸纳米金溶液，混合后在70℃反应5分钟，目视观察颜色的变化或测定650 nm与515 nm波长处的吸光度比值（A₆₅₀/A₅₁₅）。根据溶液颜色与比色标准系列比较或通过吸光度比值标准曲线进行定量。目视观察的检测限为2 μmol/L，吸光度比值测定的检测限为0.04 μmol/L。

本发明的优点：

（1）本方法所使用的纳米金直接由硼氢化钠还原氯金酸得到，无需进行进一步的修饰，制备过程简单快速。

（2）裸纳米金的热处理过程简单快速。

（3）本发明的检测速度快，可以在10分钟内完成样品的检测。

（4）本发明的检测灵敏度高，通过肉眼观察颜色变化的检测限为2 μmol/L，吸光度比值测定的检测限为0.04 μmol/L。

附图说明

图1为热处理裸纳米金的紫外吸收光谱图。

图2为热处理裸纳米金与铜离子作用后的紫外吸收光谱图。

图3为不同pH条件下热处理裸纳米金与铜离子作用后的吸光度比值图。

图4为热处理裸纳米金与铜离子作用后的吸光度比值随时间的变化图。

图5为裸纳米金及热处理裸纳米金与铜离子作用后的吸光度比值图。

图6为热处理裸纳米金与不同浓度铜离子作用后的颜色变化图；图中从左到右溶液颜色具体变化为，当不含铜离子时，溶液显酒红色；铜离子浓度为2 μmol/L时，溶液显紫红色；铜离子浓度为4 μmol/L时，溶液显深紫色；铜离子浓度为6 μmol/L时，溶液显蓝色。

图7为热处理裸纳米金与不同浓度铜离子作用后的吸光度比值变化图。

具体实施方式

实施例1：

热处理裸纳米金的制备：首先，500 μL浓度为0.1 g/L 氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液（加入时间控制在5分钟内），反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌1小时得到裸纳米金。所得的裸纳米金溶液在70℃恒温水浴中加热5分钟得到热处理裸纳米金。热处理裸纳米金溶液为酒红色，最大吸收波长为515 nm（见图1）。以上过程中使用的所有玻璃器皿均经过王水浸泡，并用双蒸水彻底清洗，晾干。

实施例2：

铜离子与热处理裸纳米金相互作用：在0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金中加入0.2毫升含6 μmol/L铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），70℃反应5分钟。裸纳米金颜色由酒红色变为蓝色，最大吸收波长红移（见图2）。

实施例3：

铜离子与热处理裸纳米金相互作用：在0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金中加入0.2毫升含有2.5 μmol/L铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=6-12），70℃反应5分钟，测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅。如图3所示，吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅在pH=8时达到最大。

实施例4：

铜离子与热处理裸纳米金相互作用：在0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金中加入0.2毫升含有2.5 μmol/L铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），70℃反应1-10分钟，测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅。如图4所示，吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅在5分钟后达到最大。

实施例5：

铜离子与裸纳米金及热处理裸纳米金相互作用：在0.2毫升实施例1制得的裸纳米金中加入0.2毫升含有6 μmol/L铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），30℃反应5分钟，测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅。在0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金中加入0.2毫升含有6 μmol/L铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），70℃反应5分钟，测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅。如图5所示，在同样的铜离子浓度条件下，热处理裸纳米金吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅显著大于裸纳米金的吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅。

实施例6：

铜离子的测定：在0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金溶液中加入0.2毫升含不同浓度铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），混合后在70℃反应5分钟，目视观察颜色的变化，结果如图6所示。当不含铜离子时，溶液显酒红色；铜离子浓度为2 μmol/L时，溶液显紫红色；铜离子浓度为4 μmol/L时，溶液显深紫色；铜离子浓度为6 μmol/L时，溶液显蓝色。

实施例7：

铜离子的测定：在0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金溶液中加入0.2毫升含不同浓度铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），混合后在70℃反应5分钟，测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅。如图7所示，吸光度比值随铜离子浓度的增大而增大，在0.5~6 μmol/L 范围内吸光度比值与铜离子浓度呈线性关系，检测限为0.04 μmol/L。

实施例8：

铜离子的测定：平行取6份0.2毫升实施例1制得的热处理裸纳米金溶液，分别加入0.2毫升含3 μmol/L铜离子的磷酸盐缓冲溶液（磷酸盐缓冲溶液浓度为0.01 mol/L，pH=8），混合后在70℃反应5分钟，测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅，由6份测定结果计算所得到的相对标准差为1.2%。

Claims

1.一种以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是利用铜离子与热处理裸纳米金作用，导致纳米金聚集而表现出溶液颜色和紫外吸收光谱特征的变化，来测定铜离子浓度。

2.根据权利要求1所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是利用目视观察热处理裸纳米金溶液颜色特征以判断铜离子的浓度。

3.根据权利要求1所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是利用热处理裸纳米金的吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅以判断铜离子的浓度。

4.根据权利要求1或2或3所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是所使用的裸纳米金采用硼氢化钠还原氯金酸的方法制备，将500 μL浓度为 0.1 g/L 氯金酸水溶液用39.5毫升的水稀释，在剧烈搅拌下加入0.8毫升浓度为0.1 g/L的硼氢化钠水溶液，反应溶液颜色从浅黄色变成酒红色，暗处继续快速搅拌而形成裸纳米金；所得的裸纳米金溶液在70℃恒温水浴中加热5分钟得到热处理裸纳米金。

5.根据权利要求4所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是将热处理裸纳米金溶液和含不同浓度铜离子的磷酸盐缓冲溶液按体积比1:1混合，70℃反应5-10分钟，目视观察颜色特征或测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅；当目视观察颜色特征时，随着铜离子浓度的增大，纳米金的颜色逐渐由酒红色变为紫红色-紫色-蓝紫色-蓝色，目视观察的检测限为2 μmol/L；当测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅时，随着铜离子浓度的增大，吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅逐渐增大，在0.5~6 μmol/L 范围内吸光度比值与铜离子浓度呈线性关系，检测限为0.04 μmol/L。

6.根据权利要求5所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是所使用的热处理裸纳米金平均粒径为8.1 nm，最大吸收波长为515 nm。

7.根据权利要求6所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是将热处理裸纳米金溶液与含有不同浓度铜离子的浓度为0.01 mol/L、pH=8.0的磷酸盐缓冲溶液按体积比1:1混合，70℃反应5分钟，目视观察颜色特征或测定吸光度比值A₆₅₀/A₅₁₅以判断铜离子的浓度。

8.根据权利要求7所述的以热处理裸纳米金为显色探针的铜离子快速测定方法，其特征是热处理裸纳米金溶液和含不同浓度铜离子的磷酸盐缓冲溶液的体积为0.2 mL。