檢測二價汞離子的檢測組合物、方法與試劑盒的製作方法

2023-12-10 05:22:51

專利名稱：檢測二價汞離子的檢測組合物、方法與試劑盒的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬離子檢測領域，具體涉及一種檢測水溶液中低濃度二價汞離子的檢測組合物，和快速、靈敏、簡便的檢測二價汞離子的方法與試劑盒。
背景技術：
近年來，隨著經濟的高速發展，能源、資源大量消耗，同時也造成了大量重金屬汙染問題，嚴重威脅人類的健康。隨著人們生活質量的不斷提高，對生存環境也提出了更高的要求。重金屬汙染事件接二連三地發生，例如「血鉛事件」、「汞中毒」、「鉻膠囊」等，引起民眾的高度關注，因而對環境檢測手段提出更高的要求。涉及重金屬排放的行業很多，主要包括礦石開採、金屬冶煉、化工、電鍍、皮革、農藥及IT等。很大一部分重金屬汙染物進入池塘、江河、湖泊和水庫等，不但使得環境生態系統遭到破壞，而且飲用水的水源也經常受到汙染，危害人類健康。在所有重金屬元素中，汞是對人體危害最嚴重的金屬元素之一。1953年發生於日本水俁灣的水俁病就是當地居民長期食用富集甲基汞的魚所致，直至現在仍沒有有效的治療方法。這也使人們對汞汙染有了深刻的認識。汞元素是對人體危害比較大的元素之一，當人體攝入過量時，對中樞神經系統損傷嚴重，表現為頭痛、頭暈、睡眠障礙、易激動、手指震顫、無力、低熱等全身症狀及口腔炎。其中典型病症即為水俁病。我國有關標準目前已將飲用水中汞含量上限標準設定為0.001mg/L。目前國內外常用的檢測汞離子的方法有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體 質譜法等，然而這些方法往往存在樣品製備步驟複雜、離子幹擾嚴重、儀器價格昂貴、檢測時間長等缺陷。基於DNA功能化貴金屬納米粒子的生物傳感器檢測方法對於水質中汞檢測具有較高的靈敏度，能夠實現現場實時檢測，是以後環境水樣中汞檢測的一個重要研究方向，但是該方法也存在很多缺陷，主要是抗幹擾性低，很難應用於試劑環境體系。利用普通化學試劑功能化貴金屬納米粒子檢測其它重金屬離子的方法已見諸報導，例如中國專利公布或公告號 201010251278.8,201110299385.2,201110363954.5、201110378260.9,201210310138.2,201010194041.0 等，利用在金 / 銀納米粒子表面修飾不同的特異性檢測試劑，通過與固定金屬離子的特異性結合、氧化還原反應等，導致金/銀納米粒子的形貌發生變化(團聚、粒徑變小等)，進而導致顏色及紫外吸收峰位及強度的變化。該等方法快速、簡便、樣品處理簡單、經濟，可實現Hg2+、Cr3+、Cr6+、C02+、Pb2+和Mn2+的肉眼比色檢測，其中專利號為201010194041.0的專利中，申請人實現了一種快速靈敏檢測汞的方法，該方法利用硫化物的水解產物修飾金納米粒子，通過汞離子與金納米粒子表面的硫離子特異性結合生成硫化汞量子點包覆在金納米粒子表面形成核殼結構，導致金納米表面等離子共振吸收發生變化，隨著汞離子的存在及量的增多，金粒子表面等離子共振吸收峰發生明顯的藍移，從而達到對汞離子檢測的目的。但該檢測靈敏度略低，促使我們加快研究新型檢測方法，通過汞離子的加入導致金納米粒子發生團聚，金粒子表面等離子共振吸收峰發生明顯的紅移，從而達到對汞離子更加靈敏、快速的檢測。文獻「Facile and One Pot Synthesis of Gold Nanoparticles UsingTetraphenylborate and Polyvinylpyrrolidone for Selective ColorimetricDetection of Mercury 1ns in Aqueous Medium(Volume2012, Article ID348965, p6)，，中披露一種檢測Hg2+的方法，其利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保護、四苯硼鈉還原製備金納米粒子，在強鹼性條件下通過保護劑PVP與Hg2+的選擇性作用，實現Hg2+肉眼比色檢測，但是該檢測方法適用的最低Hg2+檢測濃度偏高(約10 μ M)，針對低濃度二價汞離子水溶液體系待測樣品並不適用，無法完全滿足市場上或學術上對檢測Hg2+的需求。因此，探索一種經濟、快速、簡便並實時檢測出水溶液體系中二價汞離子的組合物與方法，並應用於實際環境檢測、汙水處理、食品分析、醫學分析、空氣及土壤質量分析等領域，具有重要的應用價值。

發明內容
本發明的目的是提供一種最低Hg2+檢測濃度較低且能經濟、快速、簡便和實時檢測水溶液體系中二價汞離子的檢測檢合物與方法。本發明第一方面提供一種檢測二價汞離子的檢測組合物，其包括:經表面修飾劑修飾的金納米粒子，所述表面修飾劑包括:水溶性草酸鹽；非離子型表面活性劑；以及羥基喹啉類 化合物；水；和可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑。另一優選例中，該檢測組合物呈膠體狀。另一優選例中，該水溶性草酸鹽包括草酸鈉、草酸鉀、草酸銨，或它們的組合。另一優選例中，該非離子型表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。另一優選例中，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量為10，000至130，000，更佳地為30，000 至 58，000。 另一優選例中，該羥基喹啉類化合物包括8-羥基喹啉、6-羥基喹啉、4-羥基喹啉、2-羥基喹啉，或它們的組合。另一優選例中，該可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑是甲醇、乙醇、丙酮，或它們的組合。另一優選例中，該檢測組合物具有介於4至6的pH值。另一優選例中，該檢測組合物是通過下面步驟得到:(i)分別配製還原保護液與金納米粒子前驅體水溶液，該還原保護液包含水溶性草酸鹽、非離子型表面活性劑與水，該金納米粒子前驅體水溶液包含金納米粒子前驅體與水；(ii)混合金納米粒子前驅體水溶液與還原保護液以形成金納米粒子原液；和(iii)混合金納米粒子原液與功能修飾液以形成含有經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物，該功能修飾液包含羥基喹啉類化合物及可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑。另一優選例中，該金納米粒子前驅體包含可溶性的金鹽、可溶性且含金的酸，或它們的組合。另一優選例中，該可溶性且含金的酸為四氯金酸。另一優選例中，在步驟(i)至(iii)中所使用的[金納米粒子前驅體中所含金離子的摩爾數]:[水溶性草酸鹽中所含草酸根離子的摩爾數]:[羥基喹啉類化合物的摩爾數]為 1:1:10 至 1:10:30。更佳地為 1:3:25 至 1:6:30。最佳地為 1:4:26 至 1:5:29。另一優選例中，在步驟(i)至(iii)中所使用的[金納米粒子前驅體中所含金原子重量]:[非離子型表面活性劑的重量]為1:0.5至1:4。更佳地為1:1至1:2。最佳地為 1:1 至 1:1.5。另一優選例中，該步驟⑴的還原保護液是通過將20mL的濃度為0.01至
0.1OmoI/L的草酸鹽水溶液與3至9mg的非離子型表面活性劑混合，之後調節pH值至3.5至6.0來得到。較佳地，還原保護液的pH值的調節是通過添加酸(例如鹽酸)調節來達成。另一優選例中，該步驟(i)的金納米粒子前驅體水溶液是通過將金納米粒子前驅體與水混合，之後油浴加熱至70至95°C和攪拌得到。另一優選例中，該可溶性金前驅體水溶液的濃度為0.1至1.0mmoI/Lο另一優選例中，該步驟(ii)的金納米粒子原液是通過先將還原保護液加熱至沸騰，之後與金納米粒子前驅體水溶液混合、攪拌0.5至2h和放置至少24h後得到。另一優選例中，該金納米粒子原液的pH值介於3.0至5.0間。更佳地為4.0。另一優選例中，該步驟(iii)包括先將金納米粒子原液以I至3倍體積的乙醇稀釋成金納米粒子稀釋液，然後將金納米粒子稀釋液與濃度為0.05 0.20mol/L的功能修飾液混合和攪拌，用於混合的金納米粒子原液與功能修飾液的體積比為7:1至10:1。本發明第二方面提供檢測二價汞離子的方法，包括以下步驟:(a)提供如前述本發明的檢測組合物；(b)向該檢測組合物中加入待測樣本，形成檢測混合物；(c)觀察或測量該檢測混合物的顏色和/或紫外可見光光譜，並與對照相比或與標準圖譜進行比較，從而得出待測樣本是否存在二價汞離子和/或二價汞離子的濃度的測
定結果。另一優選例中，該對照是如下形成的對照混合物:向該檢測組合物中加入不含二價汞離子的水溶液，形成對照混合物，並且滿足下式V1/V2=V3/V4，式中，Vl是用於形成對照混合物的該不含二價汞離子的水溶液的體積；V2是用於形成對照混合物的該檢測組合物的體積；V3是用於形成檢測混合物的該待測樣本的體積；V4是用於形成檢測混合物的該檢測組合物的體積。另一優選例中，該標準圖譜是通過如下方法製得:(I)向該檢測組合物中加入不同濃度的二價汞離子水溶液，製得多個檢測混合物；(II)測量各檢測混合物的紫外可見光光譜吸收；
(III)繪製「檢測混合物的紫外可見光光譜吸收值-二價汞離子濃度」曲線，或繪製「相對紫外可見光吸收值-二價汞離子濃度」圖譜，作為標準圖譜；另一優選例中，該紫外可見光光譜吸收在450 800nm波長下測定。較佳地500 700nm,更佳地522和625nm左右。另一優選例中，該待測樣本包括環境水樣、固態環境樣品、血樣、組織浸出液樣品、食品浸出液樣品、經處理的固體的水溶液,及氣體樣品的水溶液。本發明第三方面提供一種檢測二價汞離子的試劑盒，包括:金納米粒子前驅體；水溶性草酸鹽；非離子型表面活性劑；和羥基喹啉類化合物；其中，該金納米粒子前驅體、非離子型表面活性劑、水溶性草酸鹽和羥基喹啉類化合物用於製備一含經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物。應理解，在本發明範圍內中，本發明的上述各技術特徵和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特徵之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限於篇幅，在此不再一一累述。


圖1是說明本發明實施例2中不同濃度的含Hg2+的水溶液標準品的檢測結果。圖2是說明本發明實施例3得到的檢測混合物的紫外可見光光譜吸收值(吸收度)_ 二價汞離子濃度」曲線。圖3是說明本發明實施例3得到的相對紫外可見光吸收值-二價汞離子濃度」圖
-1'TfeP曰。圖4是說明本發明實施例4檢測本發明組合物與方法的特異性的結果。圖5是說明本發明實施例4檢測本發明組合物與方法的特異性的結果。
具體實施例方式本發明人經過廣泛而深入的研究發現，利用非離子型表面活性劑(如聚乙烯吡咯烷酮(PVP))保護、水溶性草酸鹽還原製備金納米粒子，然後利用羥基喹啉類化合物進行功能化會得到經表面修飾劑修飾的金納米粒子，該經表面修飾劑修飾的金納米粒子可通過其上的草酸根離子或草酸氫根離子及羥基喹啉類化合物來與Hg2+進行選擇性配位絡合，導致金納米粒子溶液顏色發生變化，引起金納米粒子表面等離子體共振吸收峰的峰位及強度發生變化，實現對水溶液中Hg2+的快速、靈敏、簡便檢測。在此基礎上完成了本發明。檢測二價汞離子的檢測組合物本發明檢測二價汞離子的檢測組合物包括經表面修飾劑修飾的金納米粒子、水，和可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑，所述表面修飾劑包括水溶性草酸鹽、非離子型表面活性劑，以及羥基喹啉類化合物。另一優選例中，該檢測組合物呈膠體狀。另一優選例中，該水溶性草酸鹽包括草酸鈉、草酸鉀、草酸銨，或它們的組合。
另一優選例中，該非離子型表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。另一優選例中，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量為10,000至130，000，更佳地為30，000 至 58，000。另一優選例中，該羥基喹啉類化合物包括8-羥基喹啉、6-羥基喹啉、4-羥基喹啉、2-羥基喹啉，或它們的組合。另一優選例中，該可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑是甲醇、乙醇、丙酮，或它們的組合。另一優選例中，該檢測組合物具有介於4至6的pH值。另一優選例中，該檢測組合物是通過下面步驟得到:(i)分別配製還原保護液與金納米粒子前驅體水溶液，該還原保護液包含水溶性草酸鹽、非離子型表面活性劑與水，該金納米粒子前驅體水溶液包含金納米粒子前驅體與水；(ii)混合金納米粒子前驅體水溶液與還原保護液以形成金納米粒子原液；和(iii)混合金納米粒子原液與功能修飾液以形成含有經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物，該功能修飾液包含羥基喹啉類化合物及可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑。另一優選例中，該金納米粒子前驅體包含可溶性的金鹽、可溶性且含金的酸，或它們的組合。另一優選例中，該可溶性且含金的酸為四氯金酸。另一優選例中，在步驟(i)至(iii)中所使用的[金納米粒子前驅體中所含金離子的摩爾數]:[水溶性草酸鹽中所含草酸根離子的摩爾數]:[羥基喹啉類化合物的摩爾數]為 1:1:10 至 1:10:30。更佳地為 1:3:25 至 1:6:30。最佳地為 1:4:26 至 1:5:29。另一優選例中，在步驟(i)至(iii)中所使用的[金納米粒子前驅體中所含金原子重量]:[非離子型表面活性劑的重量]為1:0.5至1:4。更佳地為1:1至1:2。最佳地為 1:1 至 1:1.5。另一優選例中，該步驟⑴的還原保護液是通過將20mL的濃度為0.01至
0.1OmoI/L的草酸鹽水溶液與3至9mg的非離子型表面活性劑混合，之後調節pH值至3.5至6.0來得到。較佳地，還原保護液的pH值的調節是通過添加酸(例如鹽酸)調節來達成。另一優選例中，該步驟(i)的金納米粒子前驅體水溶液是通過將金納米粒子前驅體與水混合，之後油浴加熱至70至95°C和攪拌得到。另一優選例中，該可溶性金前驅體水溶液的濃度為0.1至1.0mmoI/Lο另一優選例中，該步驟(ii)的金納米粒子原液是通過先將還原保護液加熱至沸騰，之後與金納米粒子前驅體水溶液混合、攪拌0.5至2h和放置至少24h後得到。另一優選例中，該金納米粒子原液的pH值介於3.0至5.0間。更佳地為4.0。另一優選例中，該步驟(iii)包括先將金納米粒子原液以I至3倍體積的乙醇稀釋成金納米粒子稀釋液，然後將金納米粒子稀釋液與濃度為0.05 0.20mol/L的功能修飾液混合和攪拌，用於混合的金納米粒子原液與功能修飾液的體積比為7:1至10:1。檢測二價汞離子的方法本發明檢測二價汞離子的方法包括以下步驟:
(a)提供如前述本發明的檢測組合物；(b)向該檢測組合物中加入待測樣本，形成檢測混合物；(c)觀察或測量該檢測混合物的顏色和/或紫外可見光光譜，並與對照相比或與標準圖譜進行比較，從而得出待測樣本是否存在二價汞離子和/或二價汞離子的濃度的測
定結果。另一優選例中，該對照是如下形成的對照混合物:向該檢測組合物中加入不含二價汞離子的水溶液，形成對照混合物，並且滿足下式V1/V2=V3/V4，式中，Vl是用於形成對照混合物的該不含二價汞離子的水溶液的體積；V2是用於形成對照混合物的該檢測組合物的體積；V3是用於形成檢測混合物的該待測樣本的體積；V4是用於形成檢測混合物的該檢測組合物的體積。另一優選例中，該標準圖譜是通過如下方法製得:(I)向該檢測組合物中加入不同濃度的二價汞離子水溶液，製得多個檢測混合物；(II)測量各檢測混合物的紫外可見光光譜吸收；(III)繪製「檢測混合物的紫外可見光光譜吸收值-二價汞離子濃度」曲線，或繪製「相對紫外可見光吸收值-二價汞離子濃度」圖譜，作為標準圖譜；另一優選例中，該紫外可見光光譜吸收在450 800nm波長下測定。較佳地500 700nm,更佳地522和625nm左右。該待測樣本包括環境水樣、固態環境樣品、血樣、組織浸出液樣品、食品浸出液樣品、經處理的固體的水溶液(如漂浮在大氣中的灰塵經過處理後獲得的水溶液)，及氣體樣品的水溶液。該待測樣本為例如河水、湖水的水樣；來自氯鹼、塑料、電池電子等行業的水樣；土壤中的環境水樣；食品；人體的全血樣品或血清樣品；尿液樣品；化妝品；以及大氣中可吸入顆粒物的水樣等。本發明檢測二價汞離子的方法的另一優選例包括如下步驟:(I)配製72mL0.1 1.0mmol/L的金納米粒子前驅體水溶液，油浴加熱至70 950C，不斷攪拌並保持此溫度不變；配製20mL0.01 0.1OmoI/L草酸鹽水溶液，並加入3 9mg非離子型表面活性劑並溶解而得到還原保護液，調節pH至3.5 6.0 ;加熱至沸騰，將還原保護液迅速倒入金納米粒子前驅體水溶液中，保持攪拌至0.5 2h，停止加熱及攪拌，放置室溫冷卻而得到金納米粒子原液，放置至少24h後使用。(2)取一份製備好的金納米粒子原液,調節pH至3.0 5.0,以原液與乙醇體積比為1:1 1:3進行稀釋，然後以體積比7:1 10:1的範圍內加入一體積的0.05 0.20mol/L的羥基喹啉類醇溶液(功能修飾液)，並不斷攪拌15分鐘，修飾完畢，得到含有經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物。(3)量取出兩份體積相同的步驟(2)製得的檢測組合物，以不含Hg2+的水溶液作為對比溶液，將對比溶液和同體積的待測樣本分別加入所述的兩份檢測組合物中，形成第一檢測混合物和第二檢測混合物；(4)對比第二檢測混合物與第一檢測混合物的顏色，若存在顏色變化，則待測樣本中存在Hg2+，若不存在顏色變化，則待測樣本中不存在Hg2+或者存在的汞的濃度低於4X 10_7 μ M ;或者，對比第二檢測混合物與第一檢測混合物的紫外可見吸收強度及峰值，若其紫外可見吸收強度及峰值發生變化，則待測樣本中存在Hg2+，若沒有發生變化，則待測樣本中不存在Hg2+。上述檢測過程中，第一檢測混合物(無Hg2+)時的顏色為酒紅色，當第二檢測混合物的顏色相對於第一檢測混合物的顏色變為紫灰色或顏色加深時，則判定待測樣本中含有Hg2+，並且Hg2+的濃度大於或等於4Χ 10_7mol/L。作為優選，可以先繪製能夠反映出水溶液中Hg2+濃度與紫外可見吸收強度關係的標準曲線圖，然後對比所述的第二檢測混合物的紫外可見吸收強度與該標準曲線圖，從而獲得第二檢測混合物中Hg2+的濃度。該標準曲線圖的具體繪製方法如下:首先按照上述第二檢測混合物的配製方法配製一系列含不同Hg2+濃度的第二檢測混合物，分別在波長為450nm SOOnm的範圍內掃描其紫外可見吸收強度。結果發現，所述第二檢測混合物的紫外可見吸收強度的檢測波長峰值為522nm，當Hg2+濃度較大時，會在625nm處出現一個新的峰。以第二檢測混合物中625nm和522nm處紫外可見吸收強度的比值為縱坐標，各第二檢測混合物中的Hg2+濃度為橫坐標繪製曲線，即可獲得標準曲線圖。檢測二價汞離子的試劑盒本發明檢測二價汞離子的試劑盒，包括:金納米粒子前驅體；水溶性草酸鹽；非離子型表面活性劑；和羥基喹啉類化合物；其中，該金納米粒子前驅體、非離子型表面活性劑、水溶性草酸鹽和羥基喹啉類化合物用於製備一含經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物。本發明的主要有益效果包括:(I)可以直接利用肉眼或紫外可見分光光度計進行判斷，即可以判斷出檢測樣品中是否含有Hg2+，從而實現水溶液中Hg2+的簡便、快速檢測。(2)通過結合Hg2+濃度與紫外可見吸收強度關係的標準曲線圖，本發明還可以檢測出被檢測樣品中Hg2+的濃度含量。(3)不僅適用於水溶液體系中Hg2+的檢測，還適用其它樣品溶於水形成的水溶液，而且還可以通過間接方法將其他價態的汞元素轉化為二價汞離子，再利用本發明組合物及方法予以檢測。(4)整體而言，本發明方法操作簡便、快速、靈敏、檢測成本低且取樣量少。下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。〈材料來源〉1.草酸鈉:購自國藥化學試劑有限公司；型號:分析純(AR)。2.聚乙烯吡咯烷酮:購自國藥化學試劑有限公司；型號:分析純(AR)。

3.8-羥基喹啉:購自阿拉丁試劑有限公司；型號:分析純(AR)。4.四氯金酸:購自國藥化學試劑有限公司；型號:分析純(AR)。
實施例1:檢測組合物本實施例的檢測組合物的製備步驟包含:(I)配製5mmol/L的金納米粒子前驅體水溶液，油浴加熱至90°C，不斷攪拌並保持此溫度不變；配製20mL0.02mol/L草酸鹽水溶液，並加入7mg非離子型表面活性劑並溶解而得到還原保護液，調節PH至5。(2)將還原保護液加熱至沸騰，之後迅速倒入金納米粒子前驅體水溶液中，保持攪拌至0.5h，停止加熱及攪拌，放置室溫冷卻而得到金納米粒子原液，放置至少24h後使用。(3)取一份製備好的金納米粒子原液，調節pH至3.8，以原液與乙醇體積比為2:3進行稀釋，然後以體積比為9:1的範圍內加入一體積的0.lmol/L的羥基喹啉類醇溶液(功能修飾液)，並不斷攪拌15分鐘，修飾完畢，得到含有經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合液。實施例2:檢測不同濃度的含Hg2+的水溶液標準品2.1配置含Hg2+的水溶液標準品:取20.056mg硫酸萊溶解於IOml的去離子水中，得到濃度為0.01mol/L硫酸萊溶液。然後以逐級稀釋的形式得到含Hg2+的濃度分別為0、0.4,0.6、1、4、10、40及100 μ M的空白品(濃度為O μ Μ)及標準品。2.2檢測、比色及結果:分別向同樣規格的8個試管中加入0.95mL的實施例1得到的檢測組合物，之後分別向該8個試管加入50 μ L 的2.1獲得的空白品及標準品(待檢測樣品)，並獲得8個試管的檢測混合物。觀察該8個試管的顏色變化情況。檢測結果如圖1所示，由圖1可看出，空白品(O μ Μ)的試管中水溶液是呈酒紅色，
0.4,0.6、1 μ M的試管中水溶液是呈加深的酒紅色，而4、10、40及100 μ M的試管中水溶液是呈紫灰色。代表實施例1的檢測組合物可通過肉眼比色檢測出含Hg2+的濃度0.4μ M以上的水溶液。實施例3:繪製「檢測混合物的紫外可見光光譜吸收值-二價汞離子濃度」曲線及相對紫外可見光吸收值-二價汞離子濃度」圖譜3.1配置濃度各為0、0.008、0.01、0.1、1、10、100 μ M的空白品及含Hg2+的水溶液標準品，各別加入到實施例1的檢測組合物中，而形成Cr Cp C2、C3> C4、C5、C6共7個檢測混合物，分別在波長為450nm 800nm的範圍內掃描其紫外可見吸收強度。如圖2所示，結果發現，所述檢測混合物的紫外可見吸收強度的檢測波長峰值為522nm，當Hg2+濃度較大時，會在625nm處出現一個新的峰。3.2配置濃度各為0.008、0.01、0.04、0.08、0.3、0.4 μ M含Hg2+的水溶液標準品，各別加入到實施例1的檢測組合物中，而形成6個檢測混合物，分別測量該等檢測混合物在波長522及625nm的紫外可見吸收強度，根據六種濃度的二價汞離子於該二波長的相對吸收值取回歸直線並繪製「相對吸收光譜-濃度」圖。如圖3所示，結果發現，其中在0.008 μ M至0.4 μ M範圍內基本呈線性關係，因此圖3的「相對吸收光譜-濃度」圖可作為檢測含二價汞離子濃度未知的樣品的標準圖譜，相較於實施例2利用比色檢測時的0.4 μ M的最低檢測濃度，本實施例獲得的標準圖譜可檢測含更低濃度Hg2+的水溶液。實施例4:檢測本發明方法的特異性
4.1以實施例1中所製得的檢測組合物分別對各種離子(Pb2+、Al3+、Ba2+、Mn2+、K+、Ca2+、Zn2+、Cr6+、Na+、Cr3+、Co2+、Cu2+、Cd2+、Fe3+、Ni2+、Mg2+、Cl' NO3' SO42' PO43' CO32' 空白品、Hg2+、Mn+1 (含Hg2+的以上所列舉的所有離子的混合水樣)、Mn+(除Hg2+以外的以上所列舉的所有離子的混合水樣))進行檢測，各離子溶液中的離子濃度分別為10 μ mol/L。其結果見圖4，圖4中可見只有含汞離子的溶液與檢測組合物混合後形成的檢測混合物顯示紫灰色，而其他離子溶液與檢測組合物混合後形成的檢測混合物顯示酒紅色，由此說明本發明經表面修飾劑修飾的金納米粒子對汞離子濃度測定的特異性較高，其他離子無幹擾。4.2針對4.1中配置的含各離子溶液與空白品的檢測混合物進行紫外可見吸收測量(Atl表示含有空白品的檢測混合物在波長為625nm處的吸收強度；A表示含有不同離子溶液的檢測混合物在波長為625nm處的吸收強度)，其結果可見圖5，說明以本發明檢測的汞離子的相對紫外可見吸收值與其他陰陽離子有明顯差異。出乎意料的是，混合溶液Mn+1與汞離子的的相對紫外可見吸收值無明顯差異，該結果提示，由於汞離子與草酸根(或草酸氫根)及8-羥基喹啉之間的結合作用遠遠大於其它離子與草酸根(或草酸氫根)及8-羥基喹啉的結合作用，所以即使在其他離子存在條件下，本發明方法也不會產生對汞離子濃度測定的幹擾。 實施例5:河水、湖水、海水等水樣中Hg2+檢測5.1待檢測樣品採集:在河、湖的不同地點同樣深度處用水樣採集瓶採集水樣S5.1 S5.4，放置待檢。5.2檢測組合物配製:同實施例1。5.3檢測方式:同實施例2的2.2。5.4檢測結果:1 0分鐘左右，有一份檢測混合物的顏色未發生改變，為酒紅色，說明待檢測水樣中不一定含有Hg2+，若含有Hg2+，則其濃度小於4X KTmol/L ;有兩份檢測混合物顏色變為紫灰色，有一份檢測混合物顏色加深，說明這三份水樣中待測水樣中的Hg2+高於 4X lCT7mol/L。對未變色的檢測混合物進行紫外可見分光光度計測量，在450 SOOnm處紫外可見吸收強度的變化，將檢測混合物在625nm及522nm處吸光度比值代入實施例3得到的圖3進行比對計算，得到待檢測液中Hg2+濃度的結果，見表I。表I
權利要求
1.一種檢測二價汞離子的檢測組合物，包括: 經表面修飾劑修飾的金納米粒子，所述表面修飾劑包括: 水溶性草酸鹽； 非離子型表面活性劑；以及 羥基喹啉類化合物； 水；和 可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑。
2.如權利要求1所述的檢測組合物，其特徵在於，所述水溶性草酸鹽包括草酸鈉、草酸鉀、草酸銨，或它們的組合。
3.如權利要求1所述的檢測組合物，其特徵在於，所述非離子型表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。
4.如權利要求1所述的檢測組合物，其特徵在於，所述羥基喹啉類化合物包括8-羥基喹啉、6-羥基喹啉、4-羥基喹啉、2-羥基喹啉，或它們的組合。
5.如權利要求1所述的檢測組合物，其特徵在於，所述檢測組合物具有介於4至6的pH值。
6.如權利要求1所述的檢測組合物，其特徵在於，所述檢測組合物是通過下面步驟得到: (i)分別配製還原保護液與金納米粒子前驅體水溶液，所述還原保護液包含水溶性草酸鹽、非離子型表面活性劑與水，所述金納米粒子前驅體水溶液包含金納米粒子前驅體與水； ( )混合金納米粒子前驅體水溶液與還原保護液以形成金納米粒子原液；和(iii)混合金納米粒子原液與功能修飾液以形成含有經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物，所述功能修飾液包含羥基喹啉類化合物及可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑。
7.如權利要求1所述的檢測組合物，其特徵在於，所述金納米粒子前驅體包含可溶性的金鹽、可溶性且含金的酸，或它們的組合。
8.—種檢測二價汞離子的方法，包括以下步驟: (a)提供如權利要求1至7項中任一所述的檢測組合物； (b)向所述檢測組合物中加入待測樣本,形成檢測混合物； (C)觀察或測量所述檢測混合物的顏色和/或紫外可見光光譜，並與對照相比或與標準圖譜進行比較，從而得出待測樣本是否存在二價汞離子和/或二價汞離子的濃度的測定結果。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述的對照是如下形成的對照混合物:向所述檢測組合物中加入不含二價汞離子的水溶液，形成對照混合物，並且滿足下式V1/V2=V3/V4, 式中， Vl是用於形成對照混合物的所述不含二價汞離子的水溶液的體積； V2是用於形成對照混合物的所述檢測組合物的體積； V3是用於形成檢測混合物的所述待測樣本的體積；V4是用於形成檢測混合物的所述檢測組合物的體積。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述的標準圖譜是通過如下方法製得: (I)向所述檢測組合物中加入不同濃度的二價汞離子水溶液，製得多個檢測混合物； (II)測量各檢測混合物的紫外可見光光譜吸收； (III)繪製「檢測混合物的紫外可見光光譜吸收值-二價汞離子濃度」曲線，或繪製「相對紫外可見光吸收值-二價汞離子濃度」圖譜，作為標準圖譜。
11.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述的紫外可見光光譜吸收在450-800nm波長下測定。
12.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述的待測樣本包括環境水樣、固態環境樣品、血樣、組織浸出液樣品、食品浸出液樣品、經處理的固體的水溶液，及氣體樣品的水溶液。
13.—種檢測二價汞離子的試劑盒，包括: 金納米粒子前驅體； 水溶性草酸鹽； 非離子型表面活性劑；和 羥基喹啉類化合物； 其中，所述金納米粒子前驅體、非離子型表 面活性劑、水溶性草酸鹽和羥基喹啉類化合物用於製備一含經表面修飾劑修飾的金納米粒子的檢測組合物。
全文摘要
本發明涉及一種檢測二價汞離子的檢測組合物、利用該檢測組合物檢測二價汞離子的方法和檢測二價汞離子的試劑盒。該檢測組合物包括經表面修飾劑修飾的金納米粒子、水，和可溶解羥基喹啉類化合物且與水互溶的溶劑。所述表面修飾劑包括水溶性草酸鹽、非離子型表面活性劑，以及羥基喹啉類化合物。本發明可快速、靈敏、簡便地檢測水溶液中低濃度二價汞離子。
文檔編號G01N21/31GK103217416SQ201310091158
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者吳愛國, 高月霞, 沈折玉 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所