KR102233903B1 - Colorimetric sensor for detecting calcium ion, barium ion or cadmium ion comprising silver nanoparticles and anionic surfactant, a method for producing the same and calcium ion, barium ion or cadmium ion detection method using the same - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법이 개시된다.In the present specification, a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions including silver nanoparticles and anionic surfactants, a method of manufacturing the same, and a method of detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions using the same are disclosed.

Description

은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법 {COLORIMETRIC SENSOR FOR DETECTING CALCIUM ION, BARIUM ION OR CADMIUM ION COMPRISING SILVER NANOPARTICLES AND ANIONIC SURFACTANT, A METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND CALCIUM ION, BARIUM ION OR CADMIUM ION DETECTION METHOD USING THE SAME}Colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions containing silver nanoparticles and anionic surfactants, manufacturing method thereof, and calcium ions, barium ions or cadmium ions detection method using the same {COLORIMETRIC SENSOR FOR DETECTING CALCIUM ION, BARIUM ION OR CADMIUM ION COMPRISING SILVER NANOPARTICLES AND ANIONIC SURFACTANT, A METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND CALCIUM ION, BARIUM ION OR CADMIUM ION DETECTION METHOD USING THE SAME}

본 명세서는 은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법에 관한 것이다. The present specification relates to a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions including silver nanoparticles and anionic surfactants, a method of manufacturing the same, and a method of detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions using the same.

보다 구체적으로는, 은 나노입자를 음이온 계면 활성제로 코팅하여 센서 내에서 은 나노입자의 안정성을 향상시키고, 비색 센서 내에서 은 나노입자가 칼슘, 바륨, 카드뮴 이온들과 응축함으로써, 선택적인 색 변화를 유도한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법에 관한 것이다.More specifically, by coating the silver nanoparticles with an anionic surfactant, the stability of the silver nanoparticles is improved in the sensor, and the silver nanoparticles condense with calcium, barium, and cadmium ions in the colorimetric sensor, thereby selective color change. It relates to a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions derived from, a method of manufacturing the same, and a method of detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions using the same.

칼슘은 인체에서 가장 중요한 풍부한 금속 원소이며, 인간의 뼈와 치아의 중요한 구성 요소이다. 칼슘 이온은 또한 세포 부착에 중요한 기능을 수행하며 세포막 기능의 유지하는 것도, 칼슘 이온도 관련되어있다. 생물학적 정보의 막 투과 수송 및 중재, 외부 자극에 대한 세포의 반응과 칼슘 섭취가 적다면 성장 지연, 골다공증 및 고혈압과 같은 많은 질병을 유발할 수 있다. Calcium is the most important and abundant metal element in the human body, and is an important component of human bones and teeth. Calcium ions also play an important function in cell adhesion, and calcium ions are also involved in maintaining cell membrane function. Transmembrane transport and intervention of biological information, cellular responses to external stimuli, and low calcium intake can lead to many diseases such as growth retardation, osteoporosis and hypertension.

수용성 바륨 화합물은 유독성 물질이다. 저용량에서는 바륨 이온이 근육 자극제 역할을 하지만, 많은 용량에서는 신경계 영향, 심장 부정맥, 떨림, 약점, 불안, 호흡 곤란 및 마비를 일으킬 수 있다.Water-soluble barium compounds are toxic substances. At low doses, barium ions act as a muscle stimulant, but at high doses it can cause nervous system effects, cardiac arrhythmias, tremors, weakness, anxiety, shortness of breath and paralysis.

카드뮴 이온은 대표적인 환경오염 물질로 일본에서 이타이이타이병의 원인이 된 물질이다. 신장 기능 장애, 칼슘 대사 장애 및 특정 형태의 암 발병을 초래한다. 음용수 중의 최대 허용 카드뮴 이온(Cd2 +) 농도는 세계 보건기구(WHO)에서는 3 μg/L 을 기준으로 하고 있다.Cadmium ions are representative environmental pollutants and are the cause of Itai-itai disease in Japan. It leads to impaired kidney function, impaired calcium metabolism and the development of certain forms of cancer. The maximum permissible cadmium ion (Cd 2 + ) concentration in drinking water is based on 3 μg/L by the World Health Organization (WHO).

지금까지 칼슘, 바륨, 카드뮴 이온검출은 원자흡광광도계 (Atomic Absorption Spectrometry, AAS), 원자 발광광도계(Atomic Emission Spectrometry, AES), 유도결합 플라즈마 질량분석기(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry, ICP-MS), 그리고 x-선 회절 분광기(X-ray Diffraction Spectrometry, XRD), 전압 전류 주기 장치(Voltametric cycle)를 분석을 주로 하였다.Calcium, barium, and cadmium ions have been detected by Atomic Absorption Spectrometry (AAS), Atomic Emission Spectrometry (AES), Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS), In addition, X-ray Diffraction Spectrometry (XRD) and Voltametric cycle were mainly analyzed.

카드뮴 이온(Cd2 +)은 은 나노입자에 기능성을 부가하여 비색법으로 검출하는 법을 개발하고 있으며[Res. Chem. Intrmed. 44(2018) 2305-2317], [Analyst. 136(2011) 3725-3730] 또는 라벨프리(label-free)로 검출하는 방법이 개발되었다[Anal. Chem., 86(2014) 8530-8534]. Cadmium ion (Cd 2 + ) is developing a method to detect by colorimetric method by adding functionality to silver nanoparticles [Res. Chem. Intrmed. 44(2018) 2305-2317], [Analyst. 136(2011) 3725-3730] or a label-free detection method was developed [Anal. Chem., 86(2014) 8530-8534].

환경 및 생물 시스템에서 Ca2 + 이온을 주로 모니터링 하며, 과거 수십 년 동안, 형광 센서는 Ca2 + 검출을 위한 실질적인 도구가 되었다. 생화학 및 이미징에서 금속이온 및 음이온 분석 살아있는 세포 연구에 활용되어 Fluo-3, Fluo-4, Calcium Green-1, Indo-1 및 Indo-5F와 같은 센서, 세포 내에서 Ca2 +의 변화를 검출하는데 널리 이용됐다. 그러나 대부분 Ca2 + 센서의 경우 선택도는 Mg2 +의 간섭 때문에 만족스럽지 못하다. Environment and biological systems Ca 2 + ions mainly monitoring, the past few decades, the fluorescence sensor is a practical tool for detecting Ca 2 +. Metal ions and anion analysis in biochemical and imaging is utilized in a living cell research to detect the change of Ca 2 + in the sensor cell, such as Fluo-3, Fluo-4, Calcium Green-1, Indo-1 and Indo-5F It was widely used. However, for most Ca 2 + sensors, the selectivity is not satisfactory due to the interference of Mg 2 +.

또한, Ba2 + 이온의 검출은 많은 알카리성 금속이온의 간섭으로 인한 검출의 한계에 있다.In addition, the detection of Ba 2 + ions is limited in detection due to the interference of many alkaline metal ions.

따라서, Ca2 +, Ba2 + 또는 Cd2 + 이온을 검출하는 간편하고 신뢰할 수 있는 방법을 개발하는 것은 환경 모니터링 및 생물학적 분석에서 매우 중요하다.Therefore, developing a simple and reliable method for detecting Ca 2 + , Ba 2 + or Cd 2 + ions is very important in environmental monitoring and biological analysis.

KR 10-2017-0007042 AKR 10-2017-0007042 A KR 10-2012-0047635 AKR 10-2012-0047635 A KR 10-2010-0089443 AKR 10-2010-0089443 A KR 10-2012-0114808 AKR 10-2012-0114808 A

Res. Chem. Intrmed. 44(2018) 2305-2317], [Analyst. 136(2011) 3725-3730 Res. Chem. Intrmed. 44(2018) 2305-2317], [Analyst. 136(2011) 3725-3730 Anal. Chem., 86(2014) 8530-8534 Anal. Chem., 86(2014) 8530-8534

본 발명의 구현예들에서는 은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법을 제공하고자 한다.In embodiments of the present invention, it is intended to provide a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions including silver nanoparticles and anionic surfactants, a method for manufacturing the same, and a method for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions using the same. .

본 발명의 일 구현예에서, 은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서를 제공한다. In one embodiment of the present invention, a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions including silver nanoparticles and anionic surfactant is provided.

본 발명의 또다른 구현예에서, 전술한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 제조방법으로서, 음이온 계면 활성제가 포함된 용액에 질산은을 첨가하는 단계; 및 상기 용액에 트리소듐시트레이트(Trisodium citrate) 및 소듐보로하이드(NaBH4)를 첨가하여 은 나노입자를 제조하는 단계; 를 포함하는, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서 제조방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions described above, comprising: adding silver nitrate to a solution containing an anionic surfactant; And preparing silver nanoparticles by adding trisodium citrate and sodium borohydride (NaBH 4) to the solution. It provides a method for manufacturing a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions comprising a.

본 발명의 또다른 구현예에서, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법으로서, 전술한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 투입 단계; 및 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 색 변화에 의해 검출 대상 시료 내의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출하는 감지 단계;를 포함하는, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a method for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions, comprising: an input step of introducing a sample to be detected into a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; And a sensing step of detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions in the sample to be detected by color change of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; containing, detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions Provides a way.

본 발명의 일 구현예에 따른 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서는, 은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하여, 비색 센서 내에서 은 나노입자의 안정성을 향상시키고, 비색 센서 내에서 은 나노입자가 칼슘, 바륨, 카드뮴 이온들과 응축함으로써, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온에 대한 선택성과 감도가 높아 비색 검출 방법에 매우 적합하게 사용될 수 있다. The colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions according to an embodiment of the present invention includes silver nanoparticles and anionic surfactants, improving the stability of silver nanoparticles in a colorimetric sensor, and improving the stability of silver nanoparticles in a colorimetric sensor. By condensing the silver nanoparticles with calcium, barium, and cadmium ions, the selectivity and sensitivity to calcium, barium, or cadmium ions are high, so that they can be very suitable for colorimetric detection.

본 발명의 일 구현예에 다른 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서를 이용하여 토양, 지하수와 미세먼지, 산업폐수, 축산 폐기물, 의료용 폐기물 등의 산업현장에서 칼슘, 바륨, 카드뮴 이온을 높은 안정성을 갖고, 신속하게 검출하고 분석할 수 있으며, 실시간 측정과 지속적 관리가 가능하며, 간편한 제조방법으로 소규모로 제작이 가능하다.In one embodiment of the present invention, calcium, barium, cadmium ions are detected in industrial sites such as soil, groundwater and fine dust, industrial wastewater, livestock waste, medical waste, etc. by using a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions according to one embodiment of the present invention. It has high stability, can be detected and analyzed quickly, and can be measured and continuously managed in real time, and can be manufactured on a small scale with a simple manufacturing method.

도 1a 및 1b는 본 명세서의 제조예 1 따른 은 나노입자의 TEM 사진(1a)과 크기 분포(1b)이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서의 제조예 2에 따른 비색 센서 프로브와 Ca2 + 및 Ba2+, Cd2 + 이온 반응후 UV-Vis 스펙트럼과 색 비교(2a)와 이의 입자 변화를 나타내는 이미지와 입자 크기 분포도(2b)이다.
도 3a-3f는 본 명세서의 실시예 1에서 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액의 농도 변화에 따른 Ca2 +, Ba2 + 및 Cd2 + 이온과 비색 센서 용액과의 반응 후의 UV-Vis 흡수스펙트럼과 색상 변화를 나타낸 것으로 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액 미첨가 시(3a), 10 μM 첨가(3b), 20 μM 첨가(3c), 25 ~ 50 μM 첨가(3d), 60 μM 첨가(3e), 70 μM 이상(3f)을 첨가했을 때 해당한다.
도 4a-4c는 본 명세서의 실시예 1에서 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액 농도에 따라서 비색 센서 프로브와 Ca2 + 이온과의 반응에 따른 흡광비(A550/A390)(4a), Ba2 + 이온과의 반응에 따른 흡광비(A600/A390)(4b), Cd2 + 이온과의 반응에 따른 흡광비(A500/A390)(4c) 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5a-5e은 본 명세서의 실시예 2에서 pH 변화에 따른 비색 센서 버퍼 용액의 pH 6.0(5a), pH 7.0(5b), pH 8.0(5c), pH 8.5(5d), pH 9.0(5e)에서의 여러 양이온과의 반응 후의 UV-Vis 흡수스펙트럼과 색변화를 나타낸 그래프이다.
도 6a-6c은 본 명세서의 실시예 3에서 Ca2 + 이온 농도별 첨가한 후 시간에 따른 흡광비(A550/A390)와 색상 변화(6a), Ba2 + 이온 농도별 첨가 후 시간에 따른 흡광비(A600/A390)와 색상 변화(6b), Cd2 + 이온 농도별 첨가 후 시간에 따른 흡광비(A500/A390)와 색상 변화(6c)를 나타낸 었다.
도 7a-7d은 본 명세서의 실시예 4에서 다양한 금속 양이온 첨가 시의 비색 센서 용액의 phosphate buffer 20~50 μM와 pH 8.5에서의 색상 변화(7a)와 이의 흡광비(A550/A390)(7b), 흡광비(A600/A390)(7c), 흡광비(A500/A390)(7d)에서 각각 나타낸 그래프이다.
도 8a-8c는 본 명세서의 실시예 5에서 Ca2 + 이온 농도별 흡광비(A550/A390)(8a), Ba2 + 이온 농도별 흡광비(A600/A390)(8b), Cd2 + 이온 농도별 흡광비(A500/A390)(8c)를 이용한 정량곡선이다.
도 9은 본 명세서의 실시예 6에 따라서 실제 시료를 도 8a의 Ca2 + 이온의 정량 곡선을 이용해서 분석한 그래프이다.
1A and 1B are TEM photographs (1a) and size distribution (1b) of silver nanoparticles according to Preparation Example 1 of the present specification.
Figures 2a and 2b is a colorimetric sensor probe according to Preparation Example 2 of the present specification and Ca 2 + and Ba 2+ , Cd 2 + UV-Vis spectrum and color comparison (2a) after ion reaction, and images and particles showing the particle change thereof It is a size distribution diagram (2b).
3A-3F are UV-Vis absorption spectra after reaction between Ca 2 + , Ba 2 + and Cd 2 + ions and colorimetric sensor solution according to a change in concentration of a phosphate buffer solution in Example 1 of the present specification. Shows the color change, when no phosphate buffer solution is added (3a), 10 μM is added (3b), 20 μM is added (3c), 25 ~ 50 μM is added (3d), 60 μM is added (3e), 70 Corresponds to the addition of μM or more (3f).
4A-4C show the absorption ratio (A 550 /A 390 ) (4a), Ba 2 according to the reaction between the colorimetric sensor probe and Ca 2 + ions according to the concentration of the phosphate buffer solution in Example 1 of the present specification. It is a graph showing the change of the absorption ratio (A 600 /A 390 ) (4b) according to the reaction with + ions and the absorption ratio (A 500 /A 390 ) (4c) according to the reaction with Cd 2 + ions.
5A-5E show pH 6.0 (5a), pH 7.0 (5b), pH 8.0 (5c), pH 8.5 (5d), and pH 9.0 (5e) of the colorimetric sensor buffer solution according to pH change in Example 2 of the present specification. This is a graph showing the UV-Vis absorption spectrum and color change after reaction with various cations in
6a-6c show the absorption ratio (A 550 /A 390 ) and color change (6a) over time after addition of Ca 2 + ion concentration in Example 3 of the present specification, and time after addition of Ba 2 + ion concentration The absorption ratio (A 600 /A 390 ) and color change (6b), the absorption ratio (A 500 /A 390 ) and color change (6c) according to time after addition of each Cd 2 + ion concentration were shown.
Figures 7a-7d show the color change (7a) and its absorption ratio (A 550 / A 390 ) in the phosphate buffer 20-50 μM and pH 8.5 of the colorimetric sensor solution when various metal cations are added in Example 4 of the present specification ( 7b), absorption ratio (A 600 /A 390 ) (7c), absorption ratio (A 500 /A 390 ) (7d).
Figures 8a-8c are Ca 2 + absorption ratio by ion concentration (A 550 / A 390 ) (8a), Ba 2 + absorption ratio by ion concentration (A 600 / A 390 ) (8b) in Example 5 of the present specification, It is a quantitative curve using Cd 2 + absorption ratio by ion concentration (A 500 /A 390 )(8c).
9 is a graph analyzed by using a quantitative curve of Ca 2 + ions of FIG. 8A on an actual sample according to Example 6 of the present specification.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

이하, 본 발명의 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but this is described for purposes of illustration, by which the technical idea of the present invention and its configuration and application are not limited.

칼슘 이온Calcium ion , , 바륨 이온 또는Barium ion or 카드뮴 이온 검출용For cadmium ion detection 비색 센서 Colorimetric sensor

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서를 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions including silver nanoparticles and an anionic surfactant is provided.

본 발명의 일 구현예에 따른 비색 센서는 다중의 대상 물질 검출을 위하여, 단일 센서를 이용하는 개념의 “single sensor for multiple target” 비색 센서로서, 칼슘 이온(Ca2 +), 바륨 이온(Ba2 +) 및 카드뮴 이온(Cd2 +) 검출에 있어 각각의 이온에 대한 선택성과 감도가 우수하다. The colorimetric sensor according to an embodiment of the present invention is a colorimetric sensor of the concept of using a single sensor to detect multiple target substances, and includes calcium ions (Ca 2 + ) and barium ions (Ba 2 +). ) And cadmium ions (Cd 2 + ) have excellent selectivity and sensitivity for each ion.

구체적으로, 은 나노입자와 함께 음이온 계면활성제를 포함함으로써, 은 나노입자의 비색 센서 용액 내에서의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 비색 센서 내에서 은 나노입자가 칼슘, 바륨, 카드뮴 이온들과 특정 조건에서 선택적 반응함으로써, 이에 따른 입자 크기의 변화로 표면 플라스몬 공명 (Surface Plasmon Resonance) 현상이 나타나, 색 변화가 일어나게 되어, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온에 대한 선택성과 감도가 높아 비색 검출 방법에 매우 적합하게 사용될 수 있다. Specifically, by including the anionic surfactant together with the silver nanoparticles, the stability of the silver nanoparticles in the colorimetric sensor solution can be improved, and the silver nanoparticles in the colorimetric sensor include calcium, barium, cadmium ions and specific conditions. As a result of the selective reaction at, a surface plasmon resonance phenomenon occurs due to the change in particle size, resulting in a color change, resulting in high selectivity and sensitivity to calcium ions, barium ions, or cadmium ions, making it suitable for colorimetric detection methods. It can be used very suitably.

또한, 본 발명은 입자에 기능성을 부여하기 위한 유기물질을 첨가하지 않아 센서의 개발이 매우 쉬우며, 특히 계면활성제 양과 pH 조절, 흡광도비 선택으로 카드뮴 이온 검출뿐만 아니라 칼슘 이온 및 바륨 이온 검출을 동시에 할 수 있다. In addition, the present invention makes it very easy to develop a sensor because no organic material for imparting functionality to the particles is added, and in particular, it is possible to detect not only cadmium ions but also calcium ions and barium ions simultaneously by adjusting the amount of surfactant and pH control, and selecting the absorbance ratio. can do.

한편, 음이온 계면활성제는 물에 비교적 잘녹지 않지만 안정제(stabilizer)로 사용되고, 마이셀 형태의 화학적 변형이 잘되어 소수성과 친수성 성질을 띄어 물질 전달을 향상시키고, 이온 반발력을 커서 입자의 안정성을 향상시키며, 독성이 낮고 비용이 저렴하다.On the other hand, anionic surfactants are relatively insoluble in water, but are used as a stabilizer, and they exhibit hydrophobic and hydrophilic properties due to good chemical modification in micelles to improve mass transfer, and increase the stability of particles by increasing ionic repulsion. Low toxicity and low cost.

예시적인 구현예에서, 상기 음이온 계면활성제는 다이옥틸설포숙시네이트일 수 있다. In an exemplary embodiment, the anionic surfactant may be dioctylsulfosuccinate.

예시적인 구현예에서, 상기 은 나노입자의 크기는 5 내지 20 nm일 수 있다. 플라스몬 현상은 입자 크기가 1 내지 100 nm 범위에서 일어나며 특히 5 내지 20 nm에서 가장 잘 발생된다.In an exemplary embodiment, the size of the silver nanoparticles may be 5 to 20 nm. Plasmonic phenomena occur in the range of 1 to 100 nm in particle size, and most particularly occur at 5 to 20 nm.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서는 인산염 버퍼 용액을 더 포함할 수 있다. 인산염 용액은 pH 7.4로, 본 발명의 일 구현예에 따른 비색 센서의 최적 pH가 약 pH 8.5 이어서 pH 조절이 편리하고, 친환경 용매로서 장점을 가지고 있다. In an exemplary embodiment, the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions may further include a phosphate buffer solution. The phosphate solution has a pH of 7.4, and the optimum pH of the colorimetric sensor according to an embodiment of the present invention is about pH 8.5, so that it is convenient to adjust the pH and has an advantage as an eco-friendly solvent.

예시적인 구현예에서, 상기 인산염 버퍼 용액의 농도는 0.02 내지 0.2 mM일 수 있다. 상기 농도가 0.02 mM 미만인 경우 특징적인 색변화 즉, 은 나노입자와 타겟 이온과의 응집이 이루어지지 않을 수 있고, 0.2 mM 초과인 경우 칼슘 이온과 바륨 이온의 색 변화가 동일하게 될 수 있다. In an exemplary embodiment, the concentration of the phosphate buffer solution may be 0.02 to 0.2 mM. When the concentration is less than 0.02 mM, a characteristic color change, that is, aggregation of the silver nanoparticles and the target ions may not occur, and when the concentration is more than 0.2 mM, the color change of calcium and barium ions may be the same.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 최대 흡광도는 350 내지 450 nm일 수 있다. In an exemplary embodiment, the maximum absorbance of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions may be 350 to 450 nm.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서가 칼슘 이온과 반응시 최대 흡광도는 500 내지 600 nm 이고, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서가 바륨 이온과 반응시 최대 흡광도는 550 내지 650 nm 이며, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서가 카드뮴 이온과 반응시 최대 흡광도는 450 내지 550 nm일 수 있어, 다른 이온들과 달리 다른 색 방출 파장을 나타내어 선택성 있는 검출이 가능하다. In an exemplary embodiment, when the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions reacts with calcium ions, the maximum absorbance is 500 to 600 nm, and the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions is barium ions When overreacting, the maximum absorbance is 550 to 650 nm, and when the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions reacts with cadmium ions, the maximum absorbance may be 450 to 550 nm. By indicating the wavelength, selective detection is possible.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 흡광비는 칼슘 이온과 반응시 A550/A390의 값으로 나타내고, 바륨 이온과 반응시 A600/A390 의 값으로 나타내며, 및 카드뮴 이온과 반응시 A500/A390의 값으로 나타낼 수 있다.In an exemplary embodiment, the absorption ratio of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions is expressed as a value of A 550 /A 390 when reacted with calcium ions, and a value of A 600 /A 390 when reacted with barium ions And when reacted with cadmium ions, it can be expressed as a value of A 500 /A 390.

상기 흡광비 값은 0.01 내지 1일 수 있고, 구체적으로 칼슘 이온 및 카드뮴 이온의 경우 0.01 내지 0.6 일 수 있고, 바륨 이온의 경우 0.01 내지 0.9일 수 있다. The absorption ratio value may be 0.01 to 1, specifically, for calcium ions and cadmium ions, it may be 0.01 to 0.6, and for barium ions, it may be 0.01 to 0.9.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서는 pH 8 내지 9에서 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출하는 것일 수 있고, 바람직하게는 pH 8.5에서 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출할 수 있다. In an exemplary embodiment, the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions may detect calcium ions, barium ions, or cadmium ions at pH 8 to 9, preferably calcium ions and barium at pH 8.5. Ions or cadmium ions can be detected.

상기 pH가 7 이하의 산성 및 중성 용액에서는 대상 이온과 반응하지 않을 수 있고, pH 9 이상에서는 칼슘 이온과 바륨 이온이 색으로 구별죄디 않을 수 있고, 마그네슘 이온도 반응을 시작하므로 적당하지 않다.In acidic and neutral solutions having a pH of 7 or less, it may not react with the target ions. At pH 9 or more, calcium ions and barium ions may not be distinguished by color, and magnesium ions also start to react, so it is not suitable.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 검출 시간은 칼슘 이온 검출시 20분 이내이고, 바륨 이온 검출시 30분 이내이며, 카드뮴 이온 검출시 25분 이내일 수 있다. 따라서, 비교적 빠른 시간 내에 이온 검출이 가능하므로, 활용 가치가 높다. In an exemplary embodiment, the detection time of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions may be within 20 minutes when detecting calcium ions, within 30 minutes when detecting barium ions, and within 25 minutes when detecting cadmium ions. have. Therefore, since ions can be detected within a relatively short time, the utility value is high.

예시적인 구현예에서, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 검출 한계는 칼슘 이온 검출시 24.8 ppb 이고, 바륨 이온 검출시 4.59 ppb이며, 카드뮴 이온 검출시 19.5 ppb 일 수 있다. 따라서, 미량의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출할 수 있다. In an exemplary embodiment, the detection limit of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions may be 24.8 ppb when detecting calcium ions, 4.59 ppb when detecting barium ions, and 19.5 ppb when detecting cadmium ions. Therefore, trace amounts of calcium ions, barium ions, or cadmium ions can be detected.

이와 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 비색 센서의 경우, 이를 이용하여 고감도 및 선택적으로 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온의 존부를 알 수 있으므로, 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있다.As described above, in the case of the colorimetric sensor according to an embodiment of the present invention, the presence or absence of calcium ions, barium ions, or cadmium ions can be highly sensitive and selectively determined using this, and thus can be widely used in various fields.

칼슘 이온Calcium ion , , 바륨 이온 또는Barium ion or 카드뮴 이온 검출용For cadmium ion detection 비색 센서의 제조방법 Manufacturing method of colorimetric sensor

본 발명의 또다른 구현예에서, 전술한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 제조방법으로서, 음이온 계면활성제가 포함된 용액에 질산은을 첨가하는 단계; 및 상기 용액에 트리소듐시트레이트(Trisodium citrate) 및 소듐보로하이드(NaBH4)를 첨가하여 은 나노입자를 제조하는 단계; 를 포함하는, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서 제조방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions described above, comprising: adding silver nitrate to a solution containing an anionic surfactant; And preparing silver nanoparticles by adding trisodium citrate and sodium borohydride (NaBH 4) to the solution. It provides a method for manufacturing a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions comprising a.

구체적으로, 계면활성제와 질산은이 증류수에 용해된 상태에서, 트리소듐시트레이트(Trisodium citrate) 및 소듐보로하이드(NaBH4)를 첨가하면 환원반응으로 인해 은 나노입자가 생성되며, 이후 음이온 계면 활성제가 은 나노입자 주변을 둘러싸게 되어 더욱 안정감 있는 비색 센서를 제조할 수 있다.Specifically, when a surfactant and silver nitrate are dissolved in distilled water, when trisodium citrate and sodium borohydride (NaBH 4 ) are added, silver nanoparticles are generated due to a reduction reaction, and then anionic surfactant By surrounding the silver nanoparticles, a more stable colorimetric sensor can be manufactured.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 비색 센서 제조방법은 복잡한 합성 과정이나 리간드 화합물이 필요하지 않고, 음이온 계면활성제가 포함된 용액에 질산은을 첨가하고 이를 환원시킴으로써 은 나노입자를 얻을 수 있어 친환경적인 방법으로 비색 센서를 제조할 수 있다. Therefore, the method of manufacturing a colorimetric sensor according to an embodiment of the present invention does not require a complicated synthesis process or a ligand compound, and silver nanoparticles can be obtained by adding silver nitrate to a solution containing an anionic surfactant and reducing it. The colorimetric sensor can be manufactured by the method.

예시적인 구현예에서, 상기 은 나노입자가 포함된 용액에 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액을 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the step of adding a phosphate buffer solution to the solution containing the silver nanoparticles; may further include.

칼슘 이온Calcium ion , , 바륨 이온 또는Barium ion or 카드뮴 이온 검출Cadmium ion detection 방법 Way

본 발명의 또다른 구현예에서, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법으로서, 전술한 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 투입 단계; 및 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 색 변화에 의해 검출 대상 시료 내의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출하는 감지 단계;를 포함하는, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, a method for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions, comprising: an input step of introducing a sample to be detected into a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; And a sensing step of detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions in the sample to be detected by color change of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; containing, detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions Provides a way.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 경우, 플라즈마 공명 현상에 의하여 육안으로 검출이 가능할 수 있을 정도로 센서의 색이 변화되고, 나아가서는 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온의 농도까지 측정할 수 있다. As described above, when a sample to be detected is introduced into the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions according to an embodiment of the present invention, the color of the sensor can be detected by the naked eye due to plasma resonance. This changes, and furthermore, it is possible to measure the concentration of calcium ions, barium ions, or cadmium ions.

예시적인 구현예에서, 상기 투입 단계 이후, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 pH를 조절하는 단계; 를 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, after the inputting step, adjusting the pH of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; It may further include.

예시적인 구현예에서, 상기 감지 단계 이후, 감지 단계에서의 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 색변화를 UV-vis 분광 광도기 또는 색도계로 측정하여, 검출대상시료 내의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온의 농도를 검량하는 농도 측정 단계;를 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, after the sensing step, the color change of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions in the sensing step is measured with a UV-vis spectrophotometer or a colorimeter, and calcium ions in the sample to be detected , The concentration measurement step of calibrating the concentration of barium ions or cadmium ions; may further include.

즉, 상기 농도측정단계는 UV-vis 분광 광도기 또는 색도계로 색의 변화, 즉 응집된 은 나노입자가 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 방출하는 빛의 파장이 어느 정도인지, 또는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 나타내는 색이 명확하게 색좌표상 어느 위치인지 측정하고, 이를 응집 전의 은 나노입자가 방출하는 빛이나 나타내던 색과 비교하여 정량적으로 어느 정도로 변화하였는지 파악함으로써 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온이 어느 농도로 포함되어 있는지 측정할 수 있다.That is, the concentration measurement step is performed by a change in color with a UV-vis spectrophotometer or a colorimeter, that is, what wavelength of light emitted by the aggregated silver nanoparticles by the surface plasmon resonance phenomenon, or by the surface plasmon resonance phenomenon. By measuring where the indicated color is clearly on the color coordinate, and comparing it with the light emitted by the silver nanoparticles before aggregation or the color displayed, to determine the degree of change quantitatively, the concentration of calcium ions, barium ions, or cadmium ions. It can be measured if it is included.

이와 같이 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서를 이용하여 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출이 굉장히 단순한 방법을 통해 수행될 수 있고, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온에 대한 선택성과 감도가 매우 높아 육안 및/또는 UV-vis 분광 광도기/색도계 만으로도 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 용이하게 검출할 수 있다. In this way, by using a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions, detection of calcium ions, barium ions, or cadmium ions can be performed through a very simple method, and selectivity and sensitivity to calcium ions, barium ions, or cadmium ions Is very high, and calcium ions, barium ions, or cadmium ions can be easily detected with the naked eye and/or with a UV-vis spectrophotometer/colorimeter alone.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein.

제조예Manufacturing example 1: 은 나노입자 제조 1: Preparation of silver nanoparticles

은 나노입자를 제조하기 위해서 용량이 250 mL인 2구 둥근바닥플라스크에 증류수 47.5 ml을 넣고 음이온 계면활성제인 다이옥틸설포숙시네이트(Sodium dioctylsulfosuccinate)를 30 mg 넣어 주고 충분히 잘 녹여주었다. 이 용액에 10 mM의 질산은 2 ml를 넣어주었다. 저온 상태를 유지해 반응 속도를 조절하기 위해서 반응 용기는 얼음이 든 반응조에서(ice-bath) 진행하면서 600rpm 속도로 교반하였다. 위의 질산은 용액에 30 mM의 트리소듐시트레이트(C6H5Na3O7·2H2O) 2 ml를 첨가하고 추가로 50 mM 소듐보로하이드라이드(NaBH4) 용액 2 ml를 실린지를 이용해 한방울씩 떨어뜨리며 반응시켰다. 얼음 반응조에서 계속 교반하면서 2시간 동안 반응시켜서 노란색의 은 나노입자를 제조하고, 만들어진 용액은 냉장 보관하였다. 도 1a-1b에 은 나노입자의 TEM 사진과 크기 분포도를 나타내었다.To prepare silver nanoparticles, 47.5 ml of distilled water was added to a two-neck round bottom flask having a capacity of 250 mL, and 30 mg of dioctylsulfosuccinate, an anionic surfactant, was added and sufficiently dissolved. 2 ml of 10 mM silver nitrate was added to this solution. In order to maintain a low temperature and control the reaction rate, the reaction vessel was stirred at a speed of 600 rpm while proceeding in an ice-bath. Add 2 ml of 30 mM trisodium citrate (C 6 H 5 Na 3 O 7 ·2H 2 O) to the silver nitrate solution above, and add 2 ml of a 50 mM sodium borohydride (NaBH 4 ) solution. It was reacted by dropping it drop by drop. The reaction was carried out for 2 hours while continuously stirring in an ice reactor to prepare yellow silver nanoparticles, and the resulting solution was stored in a refrigerator. 1a-1b shows a TEM photograph and a size distribution diagram of the silver nanoparticles.

제조예 1에 따라 제조된 은 나노입자는, 도 1a-1b에서와 같이 은 나노입자 분포는 5-20 nm의 크기로 TEM 사진과 입자 분포가 일치함을 알 수 있다.In the silver nanoparticles prepared according to Preparation Example 1, as shown in FIGS. 1A-1B, the silver nanoparticle distribution has a size of 5-20 nm, and it can be seen that the TEM photograph and the particle distribution are identical.

제조예Manufacturing example 2 : 은 나노입자를 이용한 비색 센서 제조 2: Preparation of colorimetric sensor using silver nanoparticles

대상 이온 검출을 위한 비색 센서 용액을 제조하기 위해서 제조예 1에 따라 얻어진 나노입자 용액 20 ml에 하기 실시예 1에 따라 0.1 M phosphate buffer 용액을 0~0.193 mM 넣어 혼합시킨 후, 또한 1N NaOH와 1N HCl를 이용해 적정 pH를 6.0~9.0으로 조절하였다.In order to prepare a colorimetric sensor solution for detecting target ions, a 0.1 M phosphate buffer solution was added to 20 ml of the nanoparticle solution obtained according to Preparation Example 1 according to Example 1 and mixed with 0 to 0.193 mM, and then 1N NaOH and 1N The proper pH was adjusted to 6.0-9.0 using HCl.

실시예Example 1: Phosphate buffer 농도 변화에 따른 은 나노입자의 1: of silver nanoparticles according to the change in phosphate buffer concentration CaCa 22 ++ , , BaBa 22 + + 및 CdAnd Cd 2+2+ 이온의 반응성 Ion reactivity

제조예 1에서 얻은 은 나노입자와 금속 이온과의 반응성과 선택성을 최적화하기 위해서 0.1 M의 phosphate buffer 용액을 은 나노입자 5 ml에 각각 0, 10, 20, 25~50, 60, 90μl를 첨가하여 최종 농도가 0 ~ 0.193 mM 이 되게 하였다. Ca2 +, Ba2+ 및 Cd2 + 이온의 phosphate buffer 농도에 따른 반응성은 도 4a-4c의 흡광비 그래프를 통해서 phosphate buffer 농도가 높아질수록 Ca2 +, Ba2 + 및 Cd2 + 이온의 반응성이 좋아지는 것을 확인할 수 있다. In order to optimize the reactivity and selectivity between the silver nanoparticles and metal ions obtained in Preparation Example 1, a 0.1 M phosphate buffer solution was added to 5 ml of silver nanoparticles by adding 0, 10, 20, 25 to 50, 60, and 90 μl, respectively. The final concentration was made to be 0 ~ 0.193 mM. Ca 2 +, Ba 2+ and Cd 2+ are reactivity of the phosphate buffer concentration of phosphate buffer concentration through the absorption ratio graph of Figure 4a-4c of ions increase as Ca 2+, Ba 2+ and Cd 2+ ions of the reactive You can see that this is getting better.

도 4a-4c를 통하여, 칼슘 이온의 경우 흡광비 A550/A390에서 0.1 M의 phosphate buffer 용액 30~60μl에서 가장 적절한 범위이며, 바륨 이온의 경우 A600/A390에서 20~60μl, 카드뮴 이온의 A500/A390에서 20~60μl에서 반응성 확인을 위한 적절한 범위에 해당하는 것을 확인하였다.4A-4C, in the case of calcium ions, the absorption ratio A 550 /A 390 is the most appropriate range in 30 to 60 μl of a 0.1 M phosphate buffer solution, and in the case of barium ions, 20 to 60 μl in A 600 /A 390 and cadmium ions It was confirmed that the A 500 /A 390 corresponds to an appropriate range for reactivity confirmation in 20 to 60 μl.

그리고 이에 해당하는 색상 변화는 도 3a-3f에 나타내었다. 구체적으로 실시예 1에서 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액의 농도 변화에 따른 Ca2 +, Ba2 + 및 Cd2+ 이온과 비색 센서 용액과의 반응 후의 UV-Vis 흡수스펙트럼과 색상 변화를 나타낸 것으로 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액 미첨가 시(3a), 10 μM 첨가(3b), 20 μM 첨가(3c), 25 ~ 50 μM 첨가(3d), 60 μM 첨가(3e), 70 μM 이상(3f)을 첨가했을 때를 나타내었다.And the corresponding color change is shown in Figs. 3a-3f. Specifically, in Example 1, the UV-Vis absorption spectrum and color change after the reaction of Ca 2 + , Ba 2 + and Cd 2+ ions with the colorimetric sensor solution according to the change in the concentration of the phosphate buffer solution were shown. When no phosphate buffer solution is added (3a), 10 μM is added (3b), 20 μM is added (3c), 25 ~ 50 μM is added (3d), 60 μM is added (3e), 70 μM or more (3f) is added. Indicated when added.

관찰 결과, 도 3a의 경우 색 변화가 없거나 도 3b의 경우 특징적인 색 변화가 발생하지 않고, phosphate buffer 용액 20μl 첨가(c), 25~50μl(d) 그리고 60μl 첨가의 경우 색상 변화가 뚜렷하며, 스펙트럼의 변화도 매우 특징적으로 변함을 알 수 있다. 그러나 70μl 이상 첨가시 칼슘과 바륨 이온의 색깔이 동일하게 되는 경우가 있다. As a result of observation, in the case of Fig. 3a there is no color change or in the case of Fig. 3b, a characteristic color change does not occur, and when 20 μl of a phosphate buffer solution is added (c), 25 to 50 μl (d) and 60 μl are added, the color change is distinct, and the spectrum It can be seen that the change of is also very characteristic. However, when 70μl or more is added, the color of calcium and barium ions may become the same.

따라서 색상 변화 및 UV-Vis 흡수스펙트럼을 비교할 때 Ca2 +, Ba2 + 및 Cd2 + 이온 검출의 선택성을 위해서 phosphate buffer 농도는 은 나노입자 5 ml 당 0.1 M의 phosphate buffer 용액 20~60μl인 것이 적당하고 이는 0.029~0.118 mM phosphate buffer 농도에 해당한다. 특히, 은 나노입자 5 ml당 0.1 M의 phosphate buffer 용액 30 μl를 첨가한 0.059 mM phosphate buffer 농도인 것이 바람직하다. Therefore, when comparing the color change and UV-Vis absorption spectrum, for the selectivity of detecting Ca 2 + , Ba 2 + and Cd 2 + ions, the concentration of the phosphate buffer should be 20 to 60 μl of 0.1 M phosphate buffer solution per 5 ml of silver nanoparticles. It is suitable, which corresponds to the concentration of 0.029 to 0.118 mM phosphate buffer. In particular, it is preferable that the concentration of 0.059 mM phosphate buffer is added to 30 μl of a 0.1 M phosphate buffer solution per 5 ml of silver nanoparticles.

실시예Example 2: pH 에 따른 은 나노입자의 2: According to the pH of the silver nanoparticles CaCa 22 ++ , , BaBa 22 + + And CdCD 22 + + 이온의 반응성Ion reactivity

제조예 1과 2에서 얻은 은 나노입자와 실시예 1에서 얻은 phosphate buffer의 적정 농도를 이용해 만든 비색 센서 프로브 용액의 pH에 따른 이온 선택성을 검사하기 위해 pH가 각 6.0, 7.0, 8.0, 8.5 및 9.0인 시료를 준비하였다. 이때 1N NaOH와 1N HCl을 이용하여 pH를 조절하였다. In order to test the ion selectivity according to the pH of the colorimetric sensor probe solution prepared using the appropriate concentration of the silver nanoparticles obtained in Preparation Examples 1 and 2 and the phosphate buffer obtained in Example 1, the pH was 6.0, 7.0, 8.0, 8.5 and 9.0, respectively. A phosphorus sample was prepared. At this time, the pH was adjusted using 1N NaOH and 1N HCl.

도 5a에 pH 6.0의 비색 센서 프로브 용액에 여러 금속 양이온의 워킹용액(working solution) 10 ppm을 첨가하여 최종 이온 농도 1 ppm의 반응 후 색 변화 사진과 UV-Vis 흡수스펙트럼을 나타내었다. 같은 방법으로 도 5b는 pH 7.0, 도 5c는 pH 8.0, 도 5d는 pH 8.5, 도 5e는 pH 9.0에서 반응 후의 색상 변화 사진과 UV-Vis 흡수스펙트럼을 나타내었다. In FIG. 5A, 10 ppm of a working solution of various metal cations was added to a colorimetric sensor probe solution having a pH of 6.0, and a photograph of a color change and a UV-Vis absorption spectrum after the reaction at a final ion concentration of 1 ppm were shown. In the same manner, FIG. 5B shows a photograph of the color change and UV-Vis absorption spectrum after the reaction at pH 7.0, FIG. 5C shows pH 8.0, FIG. 5D shows pH 8.5, and FIG. 5E shows the UV-Vis absorption spectrum after the reaction at pH 9.0.

도 5a, 도 5b를 참조하면, pH 7.0 이하에서는 색상 변화가 일어나지 않았으며, 이를 통해 은 나노입자 비색 센서는 pH 7.0 이하의 산성 및 중성 용액에서는 대상 이온과 반응하지 않음을 알 수 있다. pH 8.0부터 Ba2 +과 Cd2 + 이온이 반응을 보이고, Ca2 + 이온의 경우 pH 8.5 이상에서부터 반응을 시작하였다. 도 5e에서 보면 pH 9.0 이상에서는 Ca2 +과 Ba2 + 이온의 색 구분이 없어지기 시작하고 Mg2 + 이온도 반응을 시작하므로 적당하지 않은 것을 확인하였다. 따라서 향후 실험은 pH 8.5에서 진행하였다.Referring to FIGS. 5A and 5B, the color change did not occur at pH 7.0 or lower, and through this, it can be seen that the silver nanoparticle colorimetric sensor does not react with target ions in acidic and neutral solutions of pH 7.0 or lower. Ba 2 + and Cd 2 + ions reacted from pH 8.0, and in the case of Ca 2 + ions, the reaction started from pH 8.5 or higher. In Figure 5e, it was confirmed that at pH 9.0 or higher, the color discrimination of Ca 2 + and Ba 2 + ions began to disappear, and Mg 2 + ions also started to react, so that it was not appropriate. Therefore, future experiments were carried out at pH 8.5.

본 발명의 제조예 1 및 2에서 최적화된 은 나노입자 비색 센서는 0.059 mM phosphate buffer 농도와 pH 8.5 조건하에서 도 2a와 같은 흡광 스펙트럼을 보여주고 있으며, 칼슘, 바륨 및 카드뮴 이온의 첨가 시 흡광도의 변화가 발생함을 알 수 있다. 은 나노입자의 흡광도는 370~420nm에서 피크가 발생함을 알 수 있으며, 칼슘 이온 첨가 시 500~600nm, 바륨 이온 첨가 시 550~650nm, 카드뮴 첨가 시 450~550nm에서 피크가 생성된다. 또한, 도 2b에서와 같이 은 나노입자 비색 센서에 칼슘, 바륨, 카드뮴 이온들의 첨가 시 나노입자들의 응집으로 크기가 증가함을 확인할 수 있다.The silver nanoparticle colorimetric sensor optimized in Preparation Examples 1 and 2 of the present invention shows an absorption spectrum as shown in FIG. 2A under the conditions of 0.059 mM phosphate buffer concentration and pH 8.5, and changes in absorbance when calcium, barium, and cadmium ions are added. Can be seen that occurs. It can be seen that the absorbance of silver nanoparticles peaks at 370 to 420 nm, and peaks are generated at 500 to 600 nm when calcium ions are added, 550 to 650 nm when barium ions are added, and 450 to 550 nm when cadmium is added. In addition, as shown in FIG. 2B, when calcium, barium, and cadmium ions are added to the silver nanoparticle colorimetric sensor, it can be seen that the size increases due to aggregation of the nanoparticles.

실시예Example 3 : 3: CaCa 22 ++ , , BaBa 22 + + And CdCD 22 ++ 이온 농도별 시간에 따른 비색 센서의 반응성 Reactivity of colorimetric sensor over time by ion concentration

제조예 2에서 얻은 비색 센서 용액을 이용해 실온에서 대상 이온의 농도별 시간에 따라 UV-Vis 흡수스펙트럼을 얻고 흡광비에 따른 그래프를 그렸다. Using the colorimetric sensor solution obtained in Preparation Example 2, UV-Vis absorption spectrum was obtained according to the time of each concentration of target ions at room temperature, and a graph according to the absorption ratio was drawn.

자세히는 도 6a에서는 Ca2 + 이온 농도가 최종 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 및 0.8 ppm이 되도록 하고 반응을 측정하여, UV-Vis 흡수스펙트럼을 얻어서 흡광비 (A550/A390)를 시간에 따라 그래프로 나타내었다. 도 6b에서는 Ba2 + 이온의 최종 농도가 각각 0.2, 0.4, 0.5, 0.8 및 1.0 ppm이 되도록 하고 반응을 진행하여 흡광비(A600/A390)를 시간에 따라 그래프로 그렸다. 도 6c에서는 Cd2 + 이온 농도가 최종적으로 0.5, 0.8, 1.0 및 1.5ppm이 되도록 하여 반응을 진행하고 흡광비 (A500/A390)를 시간에 따라 그래프로 그렸다. In detail, in Fig. 6a, the Ca 2 + ion concentration is finally 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 and 0.8 ppm, and the reaction is measured to obtain a UV-Vis absorption spectrum to obtain an absorption ratio (A 550 / A 390 ). Is plotted over time. In FIG. 6B, the final concentrations of Ba 2 + ions were 0.2, 0.4, 0.5, 0.8, and 1.0 ppm, respectively, and the reaction proceeded to graph the absorption ratio (A 600 /A 390 ) over time. In FIG. 6C, the reaction was proceeded with the Cd 2 + ion concentration finally being 0.5, 0.8, 1.0, and 1.5 ppm, and the absorption ratio (A 500 /A 390 ) was plotted as a graph over time.

도 6a-6c에서의 결과를 참고하여, Ca2 + 이온의 경우 반응시간이 20분, Ba2 + 이온의 경우에는 30분, Cd2 + 이온의 경우 25분으로 정하고 실험을 진행하였다.6A-6C, the reaction time was set to 20 minutes for Ca 2 + ions, 30 minutes for Ba 2 + ions, and 25 minutes for Cd 2 + ions, and the experiment was conducted.

실시예Example 4: 비색 센서 용액의 선택성 및 간섭 효과 4: Selectivity and interference effect of colorimetric sensor solution

제조예 2에서 얻은 비색 센서 용액에 18가지 양이온(Li+, Na+, K+, Mg2 +, Ca2+, Ba2 +, Cr6 +, Fe3 +, As3 +, Co2 +, Ni2 +, Cu2 +, Zn2 +, Cd2 +, Hg2 +, Al3 +, Si4 +, Pb2 +)을 첨가하여 Ca2 + 이온의 경우 반응시간이 20분, Ba2 + 이온의 경우에는 30분, Cd2 + 이온의 경우 25분 반응시키고 색 변화를 관찰하였다. 도 7a는 반응 후 각 시료의 그림이다.In the colorimetric sensor solution obtained in Preparation Example 2, 18 kinds of cations (Li + , Na + , K + , Mg 2 + , Ca 2+ , Ba 2 + , Add Cr 6 + , Fe 3 + , As 3 + , Co 2 + , Ni 2 + , Cu 2 + , Zn 2 + , Cd 2 + , Hg 2 + , Al 3 + , Si 4 + , Pb 2 + ) Thus, the reaction time was 20 minutes for Ca 2 + ions, 30 minutes for Ba 2 + ions, and 25 minutes for Cd 2 + ions, and the color change was observed. 7A is an illustration of each sample after the reaction.

도 6a에서 반응 후의 비색 센서 용액은 칼슘 이온(Ca2 +)과 반응 후에는 연한 갈색으로 변화하기 시작하고 바륨 이온(Ba2 +)은 진한 녹색으로 변하고(도 6b) 카드뮴 이온(Cd2 +)은 주황색으로 변한다(도 6c). In Figure 6a, the colorimetric sensor solution after the reaction starts to change to light brown after the reaction with calcium ions (Ca 2 + ), barium ions (Ba 2 + ) turn dark green (Fig. 6b) and cadmium ions (Cd 2 + ) Turns orange (Fig. 6c).

다른 금속이온이 첨가된 용액들은 비색 센서 용액과 매우 유사한 흡광 스펙트럼을 보이고, 390 nm에서 최대 흡광 피크를 가지며 카드뮴 이온(Cd2 +)이 첨가된 비색 센서 용액은 500 nm에서 최대 흡광도를 보임을 알 수 있다(도 5d). Solutions to which other metal ions were added show absorption spectra very similar to the colorimetric sensor solution, the maximum absorption peak at 390 nm, and the colorimetric sensor solution to which cadmium ions (Cd 2 + ) were added showed the maximum absorbance at 500 nm. It can be done (Fig. 5D).

칼슘 이온(Ca2 +)과 바륨 이온(Ba2 +)은 각각 두 이온의 간섭을 최소화하기 위해서 각각 550 nm와 600 nm를 최대 파장으로 선택하였으며, 도 7b에서는 18개 금속이온의 흡광비(A550/A390)를 나타냈으며 도 7c에서는 흡광비(A600/A390), 도 7d에서 흡광비(A500/A390)를 각각의 금속이온에 대해 나타내었다. For calcium ions (Ca 2 + ) and barium ions (Ba 2 + ), respectively, 550 nm and 600 nm were selected as the maximum wavelengths to minimize interference between the two ions, and in FIG. 7B, the absorption ratio of 18 metal ions (A in Figure 7c showed a 550 / a 390), the extinction ratio (a 600 / a 390), the extinction ratio (a 500 / a 390) in Figure 7d shows, for each of the metal ions.

도 7b-7d를 참조하면, 도 7b는 칼슘과 바륨 이온이 타 금속이온에 비해 높은 선택성을 보이며, 도 7c의 경우 바륨 이온에서 높은 선택성을 도 7d에서 칼슘과 바륨, 카드뮴 이온에서 높은 선택성을 보임을 알 수 있다. 이를 통해 흡광비의 선택으로 각각의 측정 대상 물질을 검출하기 위한 선택성을 확보할 수 있다.7b-7d, FIG. 7b shows high selectivity in calcium and barium ions compared to other metal ions, and in FIG. 7c shows high selectivity in barium ions and high selectivity in calcium, barium, and cadmium ions in FIG. 7d Can be seen. Through this, it is possible to secure selectivity for detecting each substance to be measured by selecting the absorption ratio.

실시예Example 5: 비색 센서의 대상 이온에 대한 민감성 및 5: Sensitivity of the colorimetric sensor to the target ions and 검량곡선Calibration curve

제조예 2에서 얻은 비색 센서 용액에 Ca2 + 이온 농도가 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 및 0.8 ppm이 되도록 첨가한 후, 상온에서 Ca2 + 이온의 경우 반응시간이 20분, Ba2 + 이온의 경우에는 30분, Cd2 + 이온의 경우 25분 반응시키고 측정하였다. After adding Ca 2 + ion concentration to 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 and 0.8 ppm to the colorimetric sensor solution obtained in Preparation Example 2, the reaction time was 20 minutes in case of Ca 2 + ion at room temperature, Ba for 2 + ions, 30 minutes, Cd 2 + 25 min the reaction was measured for.

도 8a는 칼슘이온 검출을 위한 흡광비(A550/A390)를 정량곡선 그래프로 작성한 것인데, 정량선 y = 0.87264x - 0.16959, 흡광계수(r2)=0.99075로 매우 우수한 결과를 얻었다. Ca2 + 이온의 검출한계는 24.8 ppb로 매우 우수한 것으로 나타났다. Figure 8a is a graph of the absorption ratio (A 550 / A 390 ) for detection of calcium ions was prepared as a quantitative curve graph, with a quantitative line y = 0.87264x-0.16959 and an extinction coefficient (r 2 ) = 0.99075. The detection limit of Ca 2 + ions was found to be very good at 24.8 ppb.

또한, 도 8b는 비색 센서 용액에 Ba2 + 이온의 최종 농도가 각각 0.2, 0.4, 0.5, 0.8 및 1.0ppm이 되도록 첨가한 후, 상온에서 30분 동안 반응을 진행하였다.In addition, FIG. 8B shows that the final concentrations of Ba 2 + ions were added to the colorimetric sensor solution to be 0.2, 0.4, 0.5, 0.8, and 1.0 ppm, respectively, and the reaction was performed at room temperature for 30 minutes.

바륨 이온검출을 위한 흡광비(A600/A390)를 정량곡선 그래프로 작성한 것으로, 정량선 y = 0.929884x - 0.12236, 흡광계수(r2)=0.99307로 매우 우수한 결과를 얻었으며, 본 비색 센서의 Ba2 + 이온의 검출한계는 4.59 ppb인 것으로 나타났다. The absorption ratio (A 600 /A 390 ) for detection of barium ions was drawn up as a quantitative curve graph, and the quantitative line y = 0.929884x-0.12236, and the extinction coefficient (r 2 ) = 0.99307 gave very good results, and this colorimetric sensor The detection limit of Ba 2 + ions was found to be 4.59 ppb.

또한, 비색 센서 용액에 Cd2 + 이온의 최종 농도가 각각 0.5, 0.8, 1.0 및 1.5 ppm이 되도록 첨가한 후, 상온에서 25분 동안 반응을 진행하였다. In addition, Cd 2 + ions were added to the colorimetric sensor solution so that the final concentrations were 0.5, 0.8, 1.0, and 1.5 ppm, respectively, and the reaction was performed at room temperature for 25 minutes.

도 8c는 흡광비(A500/A390)를 정량곡선 그래프로 작성한 것으로, 정량선 y = 0.63107x - 0.20193, 흡광계수(r2)=0.96294로 우수한 결과를 얻었으며, Cd2 + 이온의 검출한계는 19.5 ppb인 것으로 나타났다. Figure 8c is the absorption ratio (A 500 / A 390 ) was prepared as a quantitative curve graph, the quantitative line y = 0.63107x-0.20193, extinction coefficient (r 2 ) = 0.96294, excellent results were obtained, Cd 2 + detection of ions The limit was found to be 19.5 ppb.

실시예Example 6: 실제시료를 통한 비색 센서용액의 유효성 평가 및 검출 6: Evaluation and detection of the effectiveness of colorimetric sensor solutions through actual samples

미세먼지 내의 Ca2 + 이온 검출 실험을 위하여, 미세 먼지 시료 0.1 g을 취한 후 질산으로 용출하고 최종 부피를 25 ml로 하였다. 공시료의 경우 시료를 넣지 않고 모든 전처리 과정을 동일하게 진행하였으며 비색 센서 실험을 위해서 0.2 μm 실린지 필터를 이용해서 필터 후 사용하였다. For the experiment of detecting Ca 2 + ions in fine dust, 0.1 g of a fine dust sample was taken, eluted with nitric acid, and the final volume was 25 ml. In the case of the blank sample, all pretreatment procedures were performed in the same manner without adding a sample, and a 0.2 μm syringe filter was used after filtering for the colorimetric sensor experiment.

제조예 2에 따른 비색 센서 프로브 용액에 준비된 시료를 첨가 후 상온에서 20분 동안 반응시킨 후에 UV-Vis 분광광도계로 흡광도를 측정하고, 상기 실시 예 5에서 작성된 도 8a의 검량곡선을 이용하여 시료 희석배수, 검출된 양, 회수율(recovery, %)을 측정하고, 그 결과 값을 ICP-OES를 이용해 측정된 값과 비교하여 아래 표 1에 나타내었다. 도 9에는 도 8a에서 얻어진 검량곡선에서 미세먼지 중 칼슘이온의 위치를 별표로 나타낸 그래프이다. After adding the prepared sample to the colorimetric sensor probe solution according to Preparation Example 2, reacting at room temperature for 20 minutes, measuring the absorbance with a UV-Vis spectrophotometer, and diluting the sample using the calibration curve of FIG. 8A prepared in Example 5 above. The drainage, the detected amount, and the recovery rate (recovery, %) were measured, and the result values were compared with the values measured using ICP-OES, and are shown in Table 1 below. 9 is a graph showing the position of calcium ions among fine dust in the calibration curve obtained in FIG. 8A with an asterisk.

미세 먼지 내 금속 이온Metal ions in fine dust 검출 농도(wt%) Detection concentration (wt%) RSD (n=3, %)RSD (n=3, %) 회수율(%)Recovery rate (%) ICP-OES(wt%)ICP-OES (wt%) Ca2 + Ca 2 + 4.624.62 1.781.78 95.6595.65 4.834.83

상기 표 1에서와 같이 칼슘 이온 검출의 RSD가 1.78% 이내로 매우 우수하며, 회수율 또한 95.65% 이상의 결과를 가져 왔다. As shown in Table 1, the RSD of calcium ion detection was very good within 1.78%, and the recovery rate was also 95.65% or more.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those of ordinary skill in the technical field of the present invention can improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and changes will fall within the scope of the present invention as long as it is apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (16)

은 나노입자 및 음이온 계면활성제를 포함하고,
상기 음이온 계면활성제는 다이옥틸설포숙시네이트이고,
상기 은 나노입자의 크기는 5 내지 20 nm이며,
인산염 버퍼 용액을 더 포함하고, 상기 인산염 버퍼 용액의 농도는 0.02 내지 0.2 mM이며,
pH 8.5에서 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출하는 것인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서.
Containing silver nanoparticles and anionic surfactants,
The anionic surfactant is dioctylsulfosuccinate,
The size of the silver nanoparticles is 5 to 20 nm,
Further comprising a phosphate buffer solution, the concentration of the phosphate buffer solution is 0.02 to 0.2 mM,
Colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions, which detects calcium ions, barium ions or cadmium ions at pH 8.5.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 최대 흡광도는 350 내지 450 nm인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서.
The method of claim 1,
The maximum absorbance of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions is 350 to 450 nm, a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions.
제1항에 있어서,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서가 칼슘 이온과 반응시 최대 흡광도는 500 내지 600 nm 이고,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서가 바륨 이온과 반응시 최대 흡광도는 550 내지 650 nm 이며,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서가 카드뮴 이온과 반응시 최대 흡광도는 450 내지 550 nm 인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서.
The method of claim 1,
When the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions reacts with calcium ions, the maximum absorbance is 500 to 600 nm,
When the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions reacts with barium ions, the maximum absorbance is 550 to 650 nm,
When the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions reacts with cadmium ions, the maximum absorbance is 450 to 550 nm, a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions.
제1항에 있어서,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 흡광비는 칼슘 이온과 반응시 A550/A390의 값으로 나타내고, 바륨 이온과 반응시 A600/A390 의 값으로 나타내며, 카드뮴 이온과 반응시 A500/A390의 값으로 나타내는 것인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서.
The method of claim 1,
The absorption ratio of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions is expressed as a value of A 550 /A 390 when reacted with calcium ions, and expressed as a value of A 600 /A 390 when reacted with barium ions, and A colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions, which is represented by a value of A 500 /A 390 during the reaction.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 검출 시간은 칼슘 이온 검출시 20분 이내이고, 바륨 이온 검출시 30분 이내이며, 카드뮴 이온 검출시 25분 이내인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서.
The method of claim 1,
The detection time of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions is within 20 minutes when detecting calcium ions, within 30 minutes when detecting barium ions, and within 25 minutes when detecting cadmium ions, calcium ions, barium ions, or Colorimetric sensor for detecting cadmium ions.
제1항에 있어서,
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 검출 한계는 칼슘 이온 검출시 24.8 ppb 이고, 바륨 이온 검출시 4.59 ppb 이며, 카드뮴 이온 검출시 19.5 ppb 인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서.
The method of claim 1,
The detection limit of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions is 24.8 ppb when detecting calcium ions, 4.59 ppb when detecting barium ions, and 19.5 ppb when detecting cadmium ions, calcium ions, barium ions, or cadmium ions. Colorimetric sensor.
제1항, 제6항 내지 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 제조방법으로서,
음이온 계면 활성제가 포함된 용액에 질산은을 첨가하는 단계; 및
상기 용액에 트리소듐시트레이트(Trisodium citrate) 및 소듐보로하이드(NaBH4)를 첨가하여 은 나노입자를 제조하는 단계; 를 포함하고,
상기 은 나노입자가 포함된 용액에 인산염 버퍼 용액을 첨가하는 단계;를 더 포함하는, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서 제조방법.
A method of manufacturing a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions according to any one of claims 1, 6 to 8, 10 and 11, comprising:
Adding silver nitrate to a solution containing an anionic surfactant; And
Preparing silver nanoparticles by adding trisodium citrate and sodium borohydride (NaBH 4) to the solution; Including,
The method of manufacturing a colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions further comprising; adding a phosphate buffer solution to the solution containing the silver nanoparticles.
삭제delete 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법으로서,
제1항, 제6항 내지 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 투입 단계; 및
상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 색 변화에 의해 검출 대상 시료 내의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온을 검출하는 감지 단계;를 포함하고,
상기 투입 단계 이후, 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 pH를 조절하는 단계; 를 더 포함하는, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출 방법.
As a method for detecting calcium ions, barium ions or cadmium ions,
Injecting a detection target sample into the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions according to any one of claims 1, 6 to 8, 10 and 11; And
A sensing step of detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions in the sample to be detected by color change of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; and
After the injecting step, adjusting the pH of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions; A method for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions further comprising a.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 감지 단계 이후, 감지 단계에서의 상기 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온 검출용 비색 센서의 색변화를 UV-vis 분광 광도기 또는 색도계로 측정하여, 검출대상시료 내의 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온의 농도를 검량하는 농도 측정 단계;를 더 포함하는 것인, 칼슘 이온, 바륨 이온 또는 카드뮴 이온의 검출 방법.
The method of claim 14,
After the sensing step, the color change of the colorimetric sensor for detecting calcium ions, barium ions, or cadmium ions in the sensing step is measured with a UV-vis spectrophotometer or colorimeter, and calcium ions, barium ions, or cadmium ions in the sample to be detected The method of detecting a calcium ion, barium ion or cadmium ion further comprising a concentration measuring step of calibrating the concentration of.
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