CN107607503A - 水环境中痕量铜离子的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水环境中痕量铜离子的测定方法，属于荧光分析技术领域。本发明的技术方案要点为：水环境中痕量铜离子的测定方法，包括标准曲线的绘制及待测水样中痕量铜离子的测定及水溶性金纳米簇的制备等步骤。本发明的水溶性金纳米簇的合成条件简单可控，制得的水溶性金纳米簇可长期储存且具有光稳定性好、激发波长范围宽和发射光谱峰型对称等优点；该水溶性金纳米簇作为铜离子荧光探针建立的铜离子测定方法，具有灵敏度高、选择性强和抗干扰能力强等特点，能够成功应用于水环境中痕量铜离子的测定。

Description

水环境中痕量铜离子的测定方法

技术领域

本发明属于荧光分析技术领域，具体涉及一种水环境中痕量铜离子的测定方法。

背景技术

铜对人体健康至关重要，能够与一些蛋白结合产生大量的酶。但是，若摄入铜过量，它会与分子氧反应形成反应性氧自由基，也可以破坏蛋白质、核酸和脂类。铜对人体潜在的毒性和对环境产生的污染已经成为世界各国关注的问题。因此，建立准确且灵敏的检测铜离子的方法具有十分重要的意义。

金纳米簇（AuNCs）是一种新型的荧光纳米材料，通常由几个到几十个金原子组成，尺寸小于2nm，已成为材料科学和生命科学等领域研究和应用热点，它们具有荧光强度大、毒性低、水溶性良好和生物相容性高等优点，在分析检测、生物标记及荧光成像等领域有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种快速且简便的高选择和高灵敏的水环境中痕量铜离子的测定方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，水环境中痕量铜离子的测定方法，其特征在于具体步骤为：

（1）标准曲线的绘制，取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，加入已知浓度梯度的铜离子溶液，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min，用1cm*1cm的石英样品池在入射和出射狭缝宽度均为10nm，电压为850V的条件下测量荧光强度，在铜离子浓度范围为0.01-40μmol/L时，F₀/F与铜离子呈良好的线性关系，回归方程为：F₀/F=0.06968C+1.05944，相关系数R²=0.99425，检出限为0.009μmol/L，铜离子浓度为20μmol/L平行测定12次，相对标准偏差为1.20%；

（2）待测水样中痕量铜离子的测定，取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，加入已知体积的待测水样，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min，用1cm*1cm的石英样品池在入射和出射狭缝宽度均为10nm，电压为850V的条件下测量荧光强度，然后根据回归方程F₀/F=0.06968C+1.05944得到待测水样中铜离子的浓度，并根据待测水样的体积计算得到待测水样中铜离子的含量；

所述水溶性金纳米簇的具体合成过程为：在5mL摩尔浓度为50mmol/L的头孢噻肟钠溶液中加入2.5mL摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，再加入20mL去离子水，于100℃反应1h后用冷水冷却至室温，再加入盐酸溶液调节至中性得到头孢噻肟钠降解物溶液备用；将1gHAuCl₄ ^.4H₂O溶于去离子水中并定容至500mL得到金溶液备用；将14mL金溶液置于反应容器中并油浴加热至沸腾，沸腾10min后加入7mL头孢噻肟钠降解物溶液，继续沸腾4h，待溶液由棕色到粉紫色再到浅黄色时停止加热，自然冷却至室温，然后用0.45μm的亲水PTFE针式过滤器过滤得到浅黄色透明溶液即水溶性金纳米簇。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的水溶性金纳米簇的合成条件简单可控，制得的水溶性金纳米簇可长期储存且具有光稳定性好、激发波长范围宽和发射光谱峰型对称等优点，该水溶性金纳米簇作为铜离子荧光探针建立的铜离子测定方法，具有灵敏度高、选择性强和抗干扰能力强等特点，能够成功应用于水环境中痕量铜的测定。

附图说明

图1是测定方法的选择性能曲线；

图2是测定方法的干扰实验结果柱状图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

1、水溶性金纳米簇的制备：

头孢噻肟钠降解物（DCTX）溶液的制备

在5mL摩尔浓度为50mmol/L的头孢噻肟钠溶液中加入2.5mL摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，再加入20mL去离子水，于100℃反应1h后用冷水冷却至室温，再加入盐酸溶液调节至中性得到头孢噻肟钠降解物溶液备用。

金溶液的制备

将1g HAuCl₄ ^.4H₂O溶于去离子水中并定容至500mL得到金溶液备用。

水溶性金纳米簇的制备

将14mL金溶液置于反应容器中并油浴加热至沸腾，沸腾10min后加入7mL头孢噻肟钠降解物溶液，继续沸腾4h，待溶液由棕色到粉紫色再到浅黄色时停止加热，自然冷却至室温，然后用0.45μm的亲水PTFE针式过滤器过滤得到浅黄色透明溶液即水溶性金纳米簇，置于4℃冰箱中暗处保存，备用。

2、水溶性金纳米簇的应用：

标准曲线的绘制

取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，加入已知浓度梯度的铜离子溶液，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min，用1cm*1cm的石英样品池在入射和出射狭缝宽度均为10nm，电压为850V的条件下测量荧光强度，在铜离子浓度范围为0.01-40μmol/L时，F₀/F与铜离子呈良好的线性关系，回归方程为：F₀/F=0.06968C+1.05944，相关系数R²=0.99425，检出限为0.009μmol/L，铜离子浓度为20μmol/L平行测定12次，相对标准偏差为1.20%。

测定方法的选择性强

取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，分别加入Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、K⁺、Bi³⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺和Hg²⁺的溶液，最终金属离子浓度为20μM，空白不加任何离子，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min。如图1所示，铜离子的加入，体系的荧光淬灭最大，而其它金属对体系的荧光强度影响非常小。

测定方法的抗干扰能力强

如图2所示，等摩尔浓度的Zn²⁺、Al³⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、K⁺、Bi³⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺和Hg²⁺等金属离子的存在，对铜离子的测定几乎没有干扰。

在水环境痕量铜测定中的应用

取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，加入已知体积的待测水样，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min，用1cm*1cm的石英样品池在入射和出射狭缝宽度均为10nm，电压为850V的条件下测量荧光强度，然后根据回归方程F₀/F=0.06968C+1.05944得到待测水样中铜离子的浓度，并根据待测水样的体积计算得到待测水样中铜离子的含量。

分别用本发明提出的荧光法和原子吸收法进行测定，结果见表1，每组实验重复5次。t检验（t_0.05，4=2.78）结果表明，本发明提出的荧光法成功用于水环境中痕量铜离子的测定，准确可靠，方法可行。

表1 水溶性金纳米簇荧光探针法测定待测水样中痕量铜的含量

Claims (1)

1.水环境中痕量铜离子的测定方法，其特征在于具体步骤为：

（1）标准曲线的绘制，取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，加入已知浓度梯度的铜离子溶液，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min，用1cm*1cm的石英样品池在入射和出射狭缝宽度均为10nm，电压为850V的条件下测量荧光强度，在铜离子浓度范围为0.01-40μmol/L时，F₀/F与铜离子呈良好的线性关系，回归方程为：F₀/F=0.06968C+1.05944，相关系数R²=0.99425，检出限为0.009μmol/L，铜离子浓度为20μmol/L平行测定12次，相对标准偏差为1.20%；

（2）待测水样中痕量铜离子的测定，取300μL合成的水溶性金纳米簇于5mL比色管中，加入已知体积的待测水样，再加入200μL pH=7的磷酸盐缓冲溶液，用超纯水定容至4mL，于30℃放置40min，用1cm*1cm的石英样品池在入射和出射狭缝宽度均为10nm，电压为850V的条件下测量荧光强度，然后根据回归方程F₀/F=0.06968C+1.05944得到待测水样中铜离子的浓度，并根据待测水样的体积计算得到待测水样中铜离子的含量；

所述水溶性金纳米簇的具体合成过程为：在5mL摩尔浓度为50mmol/L的头孢噻肟钠溶液中加入2.5mL摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，再加入20mL去离子水，于100℃反应1h后用冷水冷却至室温，再加入盐酸溶液调节至中性得到头孢噻肟钠降解物溶液备用；将1gHAuCl₄ ^.4H₂O溶于去离子水中并定容至500mL得到金溶液备用；将14mL金溶液置于反应容器中并油浴加热至沸腾，沸腾10min后加入7mL头孢噻肟钠降解物溶液，继续沸腾4h，待溶液由棕色到粉紫色再到浅黄色时停止加热，自然冷却至室温，然后用0.45μm的亲水PTFE针式过滤器过滤得到浅黄色透明溶液即水溶性金纳米簇。