CN108169202A - 痕量检测汞离子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种痕量检测汞离子的方法。它包括表面增强拉曼散射法，特别是先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡至少5min，再对其进行固液分离处理，得到生成物，之后，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞；所述的金纳米颗粒的粒径为10‑200nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为0.6‑25nm，所述的浸泡的时间为5‑120min，所述的固液分离处理为离心分离或过滤分离，离心分离时的转速为3000‑7000r/min、时间为3‑7min，所述的激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm或633nm或785nm、输出功率为0.1‑25mW/μm2、积分时间为1‑20s。它极易于广泛地商业化用于实时痕量检测水中的汞离子。

Description

痕量检测汞离子的方法
技术领域
本发明涉及一种检测方法，尤其是一种痕量检测汞离子的方法。
背景技术
汞及其化合物是一类剧毒的污染性物质，汞不像有机污染物那样能被生物降解，而是更倾向于在生物体内富集，沿着食物链传播，最终富集在人类身体中，并引起诸多疾病，如日本发生过的水俣病。常见的水中的汞是以二价的汞离子的形态存在的，因此痕量检测汞离子是十分必要的。目前，人们为了检测汞离子，做出了不懈的努力，如中国发明专利申请CN 103954607A于2014年7月30日公布的一种测定Hg2+的超灵敏表面增强拉曼光谱传感器的构建方法。该发明专利申请中描述的构建方法为在金纳米粒子上通过修饰胸腺嘧啶-胸腺嘧啶(T-T)错配碱基组成的双链DNA来构成对Hg2+的高选择性和高捕获能力，以便通过金纳米粒子的SERS效应来检测汞离子。这种构建方法虽可用于对水中汞离子的检测，却也存在着不足之处，首先，涉及的化学药品繁多，且构建过程复杂耗时，不能对汞离子进行实时的检测；其次，由于有机物质的弱的理化稳定性，致使其参与的SERS检测的稳定性差、抗干扰能力弱。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种检测过程简便、实时，稳定性好、抗干扰性强的痕量检测汞离子的方法。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，痕量检测汞离子的方法包括表面增强拉曼散射法，特别是完成步骤如下：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡至少5min，再对其进行固液分离处理，得到生成物；
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞。
作为痕量检测汞离子的方法的进一步改进：
优选地，金纳米颗粒的粒径为10-200nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为0.6-25nm。
优选地，将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡的时间为5-120min。
优选地，固液分离处理为离心分离，或过滤分离。
优选地，离心分离时的转速为3000-7000r/min、时间为3-7min。
优选地，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm或633nm或785nm、输出功率为0.1-25mW/ μm2、积分时间为1-20s。
相对于现有技术的有益效果是：
其一，检测方法简单、科学、高效。检测的过程既简单方便，又实时快捷，还由于硫化铜和硫化汞具有良好的理化稳定性而使本方法可在很宽的pH值以及温度范围内使用，更因硫化铜和硫化汞的良好的抗离子干扰性，而使几乎所有的金属阳离子都不会影响其对汞离子的测量。
其二，使用本方法分别对不同浓度下的汞离子溶液进行多次多批量的测试，当被测物汞离子的浓度低至10ppt时，仍能将其有效地检测出来，且其检测的一致性和重复性都非常的好；从而使本方法极易于广泛地商业化用于实时痕量检测水中的汞离子。
附图说明
图1是将本发明中其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中时，与汞离子交换过程的示意图。
图2是对其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡前后的形貌使用透射电镜(TEM)进行表征的结果之一。其中，图2中的A图为浸泡前的TEM图像，B图为浸泡后的TEM图像。
图3是对其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡前后的变化使用激光拉曼光谱仪进行表征的结果之一。由其可看出，浸泡前的拉曼峰位于468cm-1，这对应于硫化铜的振动峰；浸泡后，硫化铜的峰消失，且出现了两个有交叠的峰位于251-1和301cm-1处，这均属于硫化汞的拉曼峰。
图4是多次将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于浓度为100ppt的汞离子溶液中浸泡后，使用激光拉曼光谱仪进行表征的结果之一。由其可看出，重复检测的一致性和重复性都非常好。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
首先从市场购得或自行制得：
其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒，其中，金纳米颗粒的粒径为10-200nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为0.6-25nm；
激光拉曼光谱仪，其输出的激发波长为532nm、633nm和785nm。
接着：
实施例1
痕量检测汞离子的具体步骤为：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡5min；其中，金纳米颗粒的粒径为10nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为0.6nm。再对其进行固液分离处理；其中，固液分离处理为离心分离(或过滤分离)，离心分离时的转速为3000r/min、时间为7min，得到生成物。
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞；其中，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm、输出功率为0.1mW/μm2、积分时间为20s，获得如图3、图4中的曲线所示的检测结果。
实施例2
痕量检测汞离子的具体步骤为：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡35min；其中，金纳米颗粒的粒径为58nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为6nm。再对其进行固液分离处理；其中，固液分离处理为离心分离(或过滤分离)，离心分离时的转速为4000r/min、时间为6min，得到生成物。
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞；其中，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm、输出功率为1mW/μm2、积分时间为15s，获得如图3、图4中的曲线所示的检测结果。
实施例3
痕量检测汞离子的具体步骤为：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡63min；其中，金纳米颗粒的粒径为105nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为12nm。再对其进行固液分离处理；其中，固液分离处理为离心分离(或过滤分离)，离心分离时的转速为5000r/min、时间为5min，得到生成物。
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞；其中，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm、输出功率为9mW/μm2、积分时间为10s，获得如图3、图4中的曲线所示的检测结果。
实施例4
痕量检测汞离子的具体步骤为：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡92min；其中，金纳米颗粒的粒径为152nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为18nm。再对其进行固液分离处理；其中，固液分离处理为离心分离(或过滤分离)，离心分离时的转速为6000r/min、时间为4min，得到生成物。
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞；其中，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm、输出功率为17mW/μm2、积分时间为5s，获得如图3、图4中的曲线所示的检测结果。
实施例5
痕量检测汞离子的具体步骤为：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡120min；其中，金纳米颗粒的粒径为200nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为25nm。再对其进行固液分离处理；其中，固液分离处理为离心分离(或过滤分离)，离心分离时的转速为7000r/min、时间为3min，得到生成物。
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞；其中，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm、输出功率为25mW/μm2、积分时间为1s，获得如图3、图4中的曲线所示的检测结果。
再分别选用输出的激发波长为633nm或785nm的激光拉曼光谱仪，重复上述实施例1-5，同样获得了如图3、图4中的曲线所示的检测结果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的痕量检测汞离子的方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种痕量检测汞离子的方法，包括表面增强拉曼散射法，其特征在于完成步骤如下：
步骤1，先将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡至少5min，再对其进行固液分离处理，得到生成物；
步骤2，将生成物作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上反应富集的汞。
2.根据权利要求1所述的痕量检测汞离子的方法，其特征是金纳米颗粒的粒径为10-200nm，其外包覆的硫化铜壳层的壳厚为0.6-25nm。
3.根据权利要求1所述的痕量检测汞离子的方法，其特征是将其外包覆有硫化铜壳层的金纳米颗粒置于汞离子溶液中浸泡的时间为5-120min。
4.根据权利要求1所述的痕量检测汞离子的方法，其特征是固液分离处理为离心分离，或过滤分离。
5.根据权利要求4所述的痕量检测汞离子的方法，其特征是离心分离时的转速为3000-7000r/min、时间为3-7min。
6.根据权利要求1所述的痕量检测汞离子的方法，其特征是激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm或633nm或785nm、输出功率为0.1-25mW/μm2、积分时间为1-20s。
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