CN107976437A - 基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法。所述基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法包括如下步骤：制备多枝状纳米颗粒溶液；取2mL比色皿，加入800μL多枝状金纳米颗粒溶液，依次加入4‑羟乙基哌嗪乙磺酸和抗坏血酸，100μL的待测溶液，最后加超纯水定容至1mL，其中，HEPES最终浓度为80‑110mM，最终体系的pH＝5.0‑6.5，抗坏血酸(AA)最终浓度为1‑2mM，充分摇匀混合后，反应80‑110min，利用紫外分光光度计对溶液进行扫描检测。本发明提供的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，选择性和灵敏度高，特别是检测下限达到了5×10‑11M，并且在0‑8nM内具有良好的工作曲线，可用于定量分析，在水样汞离子浓度的检测中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及金属离子的检测方法，特别涉及一种基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法。
背景技术
重金属离子的污染严重影响着环境和人类的健康，而且不能被环境中的微生物降解，容易在人体内富集，损害大脑，神经系统，肾脏和内分泌系统，因此人们非常关注重金属的污染。现今检测重金属离子的方法主要有分光光度法、原子荧光法、冷原子吸收法、电化学法、联用技术。尽管这些方法具有较高的灵敏度和准确性，但是或多或少存在以下不足，例如，样品预处理复杂、检测周期长、费用高等。
纳米比色法优点，结果肉眼可见，无需复杂仪器测量、操作简便、成本低廉、适合于现场测定和实时测定。中国专利CN201410140977.3公开了一种采用金纳米簇进行汞离子检测的方法，但其检测选择性有待提高；中国专利CN201110275667.9公开了一种检测水体中汞离子的方法，需要用天胸腺嘧啶-胸腺嘧啶碱基错配的DNA序列，较为昂贵。
因此，有必要提供一种新的检测方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，该方法选择性和灵敏度高，特别是检测下限达到了5×10-11M，并且在0-8nM内具有良好的工作曲线，可用于定量分析。
本发明提供的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，工作原理如下：
1、通过本领域的常规方法如还原氯金酸的方法制备多枝状金纳米颗粒；
2、汞的形成：
Hg(NO3)2+C6H8O6→C6H6O6+Hg+2HNO3
3、AA和汞离子同时加入时，生成的汞附着于金颗粒表面，形成金汞合金，吸光值显著降低，且出现吸收峰蓝移现象，体系颜色由蓝绿色变为粉红色，从而能够用于检测汞离子。
为解决本发明提出的技术问题，本发明提供的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，技术方案如下：
本发明提供一种基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其包括如下步骤：
1)制备多枝状纳米颗粒溶液；
2)取2mL比色皿，加入800μL步骤1制备的多枝状金纳米颗粒溶液，依次加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和抗坏血酸(AA)，100μL的待测溶液，最后加超纯水定容1mL，其中，HEPES最终浓度为80-110mM,使得体系的pH＝5.0-6.5，抗坏血酸(AA)最终浓度为1-2mM，充分摇匀混合后，反应80-110min，利用紫外分光光度计对溶液进行扫描检测。
进一步地，本发明的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，在步骤1)中，采用还原氯金酸法制备多枝状纳米颗粒溶液。
优选地，步骤1)为：将40μL 0.02428M氯金酸(HAuCl4·4H2O)加入到4mL 0.1M CTAB并不断快速搅拌，在搅拌过程中快速加入新配且刚刚解冻的24μL 0.1M冰NaBH4，搅拌2-10min后，所得溶液在28℃环境下静置2h，即得种子溶液，备用；然后将130μL 0.02428M氯金酸加入到6mL 100mM CTAB中并均匀搅拌，然后，依次加入4μL 100mM AgNO3和50μL 100mMAA搅拌均匀；最后加入10μL制备得到的种子溶液，摇匀后置于室温环境下静置约70min，得到多枝状金纳米颗粒溶液。
优选地，步骤2)反应时间为102min，如图3所示，反应时间达到102min后，对汞离子的响应最好。
作为优选的实施方案，步骤2)中，4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)最终浓度为100mM；如图4所示，在此浓度下，其对汞离子的响应最好。
更进一步地，作为优选方案，体系pH＝6.0；所图5所示，在此pH值下，对汞离子的响应最好。
发明进一步优选抗坏血酸(AA)最终浓度为1.67mM，如图6所示，在此浓度下，其对汞离子的响应最好。
相较于现有技术，本发明提供的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，有益效果在于：
1)本申请的汞离子检测方法的选择性和灵敏度高；
2)由于本申请的检测方法灵敏度高，可用于低汞浓度水样的检测，检出下限达到5×10-11M；
3)本申请的检测方法在0-8nM内具有良好的工作曲线，可用于定量分析，并且操作简单，成本低。
附图说明
图1：AuNs+1.67mM AA+4nM Hg2+透射电子显微镜图；
图2：AuNs+1.67mM AA+8nM Hg2+透射电子显微镜图；
图3：反应时间对汞检测的影响；
图4：HEPES最终对汞检测的影响；
图5：体系pH值对汞响应的影响；
图6：AA最终浓度对汞响应的影响；
图7：检测方法的工作曲线；
图8：检测方法对汞离子的选择性。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明所用多枝状金纳米颗粒可以按照现有技术公开的任意一种还原氯金酸法加以制备，以下实施例仅是示例性方法。
实施例1多枝状金纳米颗粒的制备
步骤1：将40μL 0.02428M氯金酸(HAuCl4·4H2O)加入到4mL 0.1M CTAB并不断快速搅拌，在搅拌过程中快速加入新配且刚刚解冻的24μL 0.1M冰NaBH4，搅拌2min后呈茶色。所得溶液在28℃环境下静置2h后即为所需要的种子溶液。
步骤2：130μL 0.02428M氯金酸加入到6mL 100mM CTAB中并均匀搅拌，然后，依次加入4μL 100mM AgNO3和50μL 100mM AA并搅拌均匀。最后加入10μL步骤1配制的种子溶液，摇匀后置于室温环境下静置约70min，得到我们所需要的多枝状金纳米颗粒溶液。
实施例2汞离子的测定
测试方法：取2mL比色皿，加入上述实施例1制备得到的800μL多枝状金纳米颗粒溶液，依次加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和抗坏血酸(AA)，100μL的汞溶液，最后加超纯水定容至1mL，其中，HEPES最终浓度为100mM,使得体系的pH＝6.0，抗坏血酸(AA)最终浓度为1.67mM，充分摇匀混合后，反应102min，利用紫外分光光度计对溶液进行扫描得到吸收光谱并记录最大吸收峰的吸光度A与波长λ，同时记录空白组的最大吸收峰的吸光度A0与波长λ0。通过透射电子显微镜，可以看到如图1、图2所示的形貌。
灵敏度测试：
为确定本发明提供的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法对汞离子检测的灵敏度，采用上述检测方法与条件，向多枝状金纳米颗粒溶液中加入不同浓度的汞离子(0、0.05、0.25、0.5、1、2、4、8、10nM)，室温下反应102min后，分别记录其紫外-可见吸收光谱。结果如图7所示。得到线性方程y＝0.0894x+0.0177，相关系数r为0.9988，线性关系较好。这个浓度范围内的汞浓度可由方程计算得到准确数值。
选择性测试：
选取了以下几种水环境中常见的金属离子Mn2+，Ba2+，Ca2+，K+，Na+，Zn2+，Pb2+，Hg2+分别加入到上述检测体系中，检验其是否对Hg2+的检测造成干扰，将反应体系中的干扰金属离子浓度都控制在100nM，Hg2+控制在4nM。结果如图8所示，相对而言，只有K+和Co2+的加入会引起最大吸收峰的少量变化，而加入的其他金属离子造成的最大吸收峰位移几乎可以忽略不计。验证表明，此检测体系对Hg2+具有非常好的选择性。
样品检测：样品包括自来水，中南林业科技大学校园湖水，湘江水；水样使用前均使用滤膜过滤，以去除大颗粒物质。取800μL实施例1制备的多枝状金纳米颗粒溶液，依次加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和抗坏血酸(AA)，100μL的水样，最后加超纯水定容至1mL，其中，HEPES最终浓度为100mM,体系pH＝6.0，抗坏血酸(AA)最终浓度为1.67mM，反应102min后，测量样品的紫外吸收光谱。最终检测出自来水的汞浓度为0.71nM，中南林业科技大学校园湖水汞浓度为0.62nM，湘江水汞浓度为0.69nM。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)制备多枝状纳米颗粒溶液；
2)取2mL比色皿，加入800μL步骤1)制备的多枝状金纳米颗粒溶液，依次加入4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和抗坏血酸(AA)，100μL的待测溶液，最后加超纯水定容至1mL，其中，HEPES最终浓度为80-110mM，最终体系的pH＝5.0-6.5，抗坏血酸(AA)最终浓度为1-2mM，充分摇匀混合后，反应80-110min，利用紫外分光光度计对溶液进行扫描检测。
2.根据权利要求1所述的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其特征在于：步骤1)采用还原氯金酸法制备多枝状纳米颗粒溶液。
3.根据权利要求2所述的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其特征在于：步骤1)操作如下：将40μL 0.02428M氯金酸(HAuCl4·4H2O)加入到4mL 0.1M CTAB并不断快速搅拌，在搅拌过程中快速加入新配且刚刚解冻的24μL 0.1M冰NaBH4，搅拌2-10min后，所得溶液在28℃环境下静置2h，即得种子溶液，备用；然后将130μL 0.02428M氯金酸加入到6mL 100mMCTAB中并均匀搅拌，然后，依次加入4μL 100mM AgNO3和50μL 100mM抗坏血酸(AA)搅拌均匀；最后加入10μL制备得到的种子溶液，摇匀后置于室温环境下静置约70min，得到多枝状金纳米颗粒溶液。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其特征在于：步骤2)中，4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)最终浓度为100mM。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其特征在于：步骤2)中，抗坏血酸(AA)最终浓度为1.67mM。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的基于多枝状纳米颗粒检测汞离子的方法，其特征在于：步骤2)中，反应时间为102min。
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