檢測汞離子用納米銀探針的製備方法及其應用的製作方法

2023-06-26 17:00:51

檢測汞離子用納米銀探針的製備方法及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種檢測汞離子用納米銀探針的製備方法及其應用，製備方法包括將檸檬酸鈉-納米銀溶液於常溫下進行攪拌，邊攪拌邊加入吐溫20溶液，得到納米銀探針。納米銀探針的應用包括以下步驟：將納米銀探針加入氯化鈉溶液中混合均勻，然後向混合液中加入待測溶液於常溫下進行反應，測定產物溶液的紫外可見吸收光譜，根據吸光度變化判斷待測溶液中是否含有汞離子，根據線性回歸方程計算汞離子的濃度。本發明的納米銀探針的製備方法和應用工藝簡單、條件溫和、成本低廉，納米銀探針對汞離子的檢測靈敏度高、選擇性好、吸光係數高。
【專利說明】檢測汞離子用納米銀探針的製備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於汞離子檢測領域，具體涉及一種檢測汞離子用納米銀探針的製備方法及其應用。
【背景技術】
[0002]汞是人體非必需元素，在低濃度時就會對人類健康產生危害，導致腦部和中樞神經系統損傷及肝、腎、胃腸道的功能衰退。目前，環境水樣中Hg2+的測定方法主要有電感耦合等離子體質譜法、冷原子吸收光譜法、表面增強拉曼散射法和電化學法等，然而這些方法都有其缺點，如設備昂貴、方法複雜、穩定性差、耗時、靈敏度不高、選擇性一般等。因此，尋求方便、簡單、超靈敏、高特異性的汞離子分析方法具有重要的意義。
[0003]貴金屬納米粒子，特別是銀納米粒子具有獨特的光學性質，如摩爾吸光係數大、表面等離子光譜與納米粒子間的距離具有相關性等，因此受到了廣泛關注。由貴金屬納米粒子組成的光化學探針，因其對被檢測物具有超靈敏、高特異性的分析識別作用而備受青睞。近年來，已有部分關於汞離子檢測的探針的相關報導，但這些探針的檢測範圍較窄，成本較聞，靈敏度也有待進一步提聞。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單、條件溫和、成本低廉的檢測汞離子用納米銀探針的製備方法及其應用，本發明製備的納米銀探針對汞離子的檢測靈敏度高、選擇性好、吸光係數高。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為一種檢測汞離子用納米銀探針的製備方法，包括以下步驟:將檸檬酸鈉-納米銀溶液於常溫下進行攪拌，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液中檸檬酸鈉附著於納米銀上，邊攪拌邊加入吐溫20溶液，得到納米銀探針。
[0006]上述的製備方法中，優選的，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液中，納米銀的濃度為
14.0 μ g/mL?16.5 μ g/mL ;所述吐溫20溶液中吐溫20的體積濃度為9.0%?13.5%。
[0007]上述的製備方法中，優選的，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液與所述吐溫20溶液的體積比為250?300: I。
[0008]上述的製備方法中，優選的，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液由以下方法製備得到:將檸檬酸鈉溶液與硼氫化鈉溶液在冰浴中混合攪拌均勻，然後加入硝酸銀溶液，按摩爾比計，檸檬酸鈉:硼氫化鈉:硝酸銀=2.46?2.95: 1.68?2.10: 1，攪拌Imin?5min後，再於常溫下進行攪拌，經洗滌和離心後，得到檸檬酸鈉-納米銀；將檸檬酸鈉-納米銀與水混合，得到檸檬酸鈉-納米銀溶液。
[0009]作為一個總的發明構思，本發明還提供了一種上述製備方法製得的納米銀探針在檢測汞離子中的應用，包括以下步驟:將納米銀探針加入氯化鈉溶液中混合均勻，然後向所得混合液中加入待測溶液於常溫下進行反應，反應完成後，測定所得產物溶液的紫外可見吸收光譜，根據檢測前後納米銀探針吸光度的變化定性判斷待測溶液中是否含有汞離子，通過已測定的線性回歸方程計算待測溶液中汞離子的濃度。
[0010]上述的應用中，優選的，所述納米銀探針中納米銀的質量與氯化鈉溶液的體積之比為2.5g?3.5g: 1L，所述氯化鈉溶液中氯化鈉的濃度為58.4g/L?58.6g/L。
[0011]上述的應用中，優選的，所述反應的時間為60min?80min。
[0012]上述的應用中，優選的，所述線性回歸方程為y =— 0.00555x + 2.0369，R2為
0.99699，其中，y為所述產物溶液的紫外可見吸收光譜中400nm處的吸光度，x為所述待測溶液中汞離子的濃度，單位為nM。
[0013]上述的應用中，優選的，所述線性回歸方程中汞離子的檢測範圍為5.0X I(TicW)I/L ?1.2Xl(T7mol/L。
[0014]本發明中，吐溫20溶液的溶劑為水；氯化鈉溶液作為緩衝溶液，起緩衝作用；常溫均指22°C?27V。
[0015]本發明中，檸檬酸鈉-納米銀中納米銀(即銀元素)的質量可通過原子吸收光譜儀(AAS)檢測得到，納米銀的粒徑可通過透射電鏡和Zeta電位粒徑分析儀檢測得到，納米銀粒徑範圍為5nm?lOOnm。利用檸檬酸鈉-納米銀檢測汞離子時，由於汞離子為微量，而檸檬酸鈉是大量附著於納米銀上，在本發明提供的納米銀濃度(檸檬酸鈉-納米銀溶液中)範圍內，附著的檸檬酸鈉足以還原所有汞離子。
[0016]本發明的檢測原理如下:
[0017]在溶液中，當汞離子與納米銀探針混合後，在檸檬酸根的還原作用下，納米銀與被還原生成的單質汞結合形成銀汞齊，導致吐溫20從納米銀表面分開，銀汞齊由於不穩定發生沉澱，引起表面等離子體共振吸收峰強度(即吸光度)的降低。等離子體共振吸收峰強度值與加入的汞離子濃度呈線性關係，因此可以根據光譜信號檢測汞離子。
[0018]與現有技術相比，本發明的優點在於:
[0019]1.本發明的製備方法具有工藝簡單、條件溫和、成本低廉等優點，可以快速方便地製備出用於檢測汞離子的納米銀探針，其中吐溫20主要起到穩定劑的作用，可有效避免納米銀顆粒在高離子濃度溶液中由於不穩定而發生的聚集現象，使測得的結果具有線性相關性。本發明製備的納米銀探針對汞離子的檢測靈敏度高、選擇性好、吸光係數高，具有很好的應用前景。
[0020]2.本發明將納米銀探針應用於檢測汞離子，利用納米銀與汞離子還原而成的單質汞的結合改變可檢測的納米銀表面等離子體共振吸收峰強度，從而快速靈敏地檢測出汞離子的濃度。本發明的應用方法極大地簡化了汞離子的檢測步驟，靈敏度高、選擇性好、耗時少、成本低，具有很高的應用價值和商業價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例1中分別加入0、120.0nM含汞離子的待測溶液後所得產物溶液的紫外可見吸收光譜。
[0022]圖2為本發明實施例1的納米銀探針對汞離子選擇性的對比圖。
[0023]圖3為本發明實施例1的納米銀探針在NaCl溶液中與汞離子濃度的線性關係圖。
【具體實施方式】[0024]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但並不因此而限制本發明的保護範圍。
[0025]實施例1
[0026]一種本發明的檢測汞離子用納米銀探針的製備方法，包括以下步驟:
[0027]( I)製備檸檬酸鈉-納米銀
[0028]在燒杯中加入57.3mL超純水，並在冰浴中攪拌的情況下，依次加入1.50mL、24mM檸檬酸鈉溶液和1.0mL、24mM硼氫化鈉溶液，攪拌均勻後，快速加入0.55mL、23.5mM硝酸銀溶液，溶液轉變為黃色，表明有檸檬酸鈉-納米銀生成，且檸檬酸鈉附著於納米銀上，冰浴中持續攪拌3min後，轉為常溫下攪拌3h，經洗滌和離心後，得到檸檬酸鈉-納米銀，其中納米銀顆粒的粒徑為5nm?IOOnm ;將朽1檬酸鈉-納米銀與去離子水混合，使混合溶液中納米銀的濃度為15.204 μ g/mL,即得到檸檬酸鈉-納米銀溶液。
[0029](2)製備納米銀探針
[0030]在燒杯中加入57.35mL上述檸檬酸鈉-納米銀溶液，在25°C、磁力攪拌器攪拌作用下加入200 μ L10%v/v的吐溫20溶液(由超純水稀釋而得)，待攪拌3min保證完全混合均勻後，繼續攪拌0.5h，得納米銀探針。
[0031]將上述製備的納米銀探針應用於檢測汞離子，包括以下步驟:在IOmL離心管中先後加入15 μ LUM的氯化鈉溶液和3mL納米銀探針溶液(其中納米銀的濃度為0.015g/L)混合均勻，然後向所得混合液中加入35 μ L待測溶液進行反應，反應的溫度為25°C，反應的時間為lh，測定反應產物溶液的吸光度，根據對不同濃度汞離子溶液測量的吸光度與汞離子濃度線性關係式計算汞離子濃度，每種樣品取7次測量後取平均值。
[0032]圖1為本實施例中分別加入O、120.0nM含汞離子的待測溶液後所得產物溶液的紫外可見吸收光譜。由圖1可知，本實施例製備的納米銀探針在400nm處具有很強的等離子共振吸收峰(即高吸光度值)，加入汞離子後會導致其吸光度值降低。
[0033]圖2為納米銀探針檢測汞離子的選擇性試驗結果，其中，含汞離子的待測溶液中汞離子濃度為100.0nM，含其他金屬離子的待測溶液中的金屬離子濃度為1.0 μ M，測定分別加入不同金屬離子待測溶液後的納米銀探針在400nm處的吸光度。由圖2可知，只有汞離子會導致納米銀探針的吸光度值有較明顯的降低，說明本發明的納米銀探針對汞離子的檢測具有靈敏度高、選擇性好、吸光係數高等優點。
[0034]圖3為納米銀探針在NaCl溶液中對汞離子檢測的線性關係圖，以汞離子濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標。由圖3可知，吸光度與汞離子濃度呈現很好的線性關係，線性回歸方程為y =— 0.00555x + 2.0369，R2為0.99699，根據線性回歸方程可定量測定汞離子濃度，汞離子的線性檢測範圍為5.0X10_lclmol/L?1.2X 10_7mol/L，檢測限達到0.31nM。
[0035]表I為利用本發明的納米銀探針法和原子螢光法對加入不同量汞離子的水樣的檢測結果，所有樣品均測量三次取平均值，從表中可以看出，本發明的納米銀探針法的檢測結果與原子螢光法的檢測結果具有很好的一致性，與汞離子標準濃度的誤差也很小。
[0036]表I納米銀探針法和原子螢光法對水樣的檢測結果
[0037]
【權利要求】
1.一種檢測汞離子用納米銀探針的製備方法，包括以下步驟:將檸檬酸鈉-納米銀溶液於常溫下進行攪拌，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液中檸檬酸鈉附著於納米銀上，邊攪拌邊加入吐溫20溶液，得到納米銀探針。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液中，納米銀的濃度為14.0 μ g/mL?16.5 μ g/mL ;所述吐溫20溶液中吐溫20的體積濃度為9.0%?13.5%。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液與所述吐溫20溶液的體積比為250?300: I。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的製備方法，其特徵在於，所述檸檬酸鈉-納米銀溶液由以下方法製備得到:將檸檬酸鈉溶液與硼氫化鈉溶液在冰浴中混合攪拌均勻，然後加入硝酸銀溶液，按摩爾比計，檸檬酸鈉:硼氫化鈉:硝酸銀=2.46?2.95: 1.68?2.10: 1，攪拌Imin?5min後，再於常溫下進行攪拌，經洗滌和離心後，得到檸檬酸鈉-納米銀；將檸檬酸鈉-納米銀與水混合，得到檸檬酸鈉-納米銀溶液。
5.一種如權利要求1?4中任一項所述的製備方法製得的納米銀探針在檢測汞離子中的應用，包括以下步驟:將納米銀探針加入氯化鈉溶液中混合均勻，然後向所得混合液中加入待測溶液於常溫下進行反應，反應完成後，測定所得產物溶液的紫外可見吸收光譜，根據檢測前後納米銀探針吸光度的變化定性判斷待測溶液中是否含有汞離子，通過已測定的線性回歸方程計算待測溶液中汞離子的濃度。
6.根據權利要求5所述的應用，其特徵在於，所述納米銀探針中納米銀的質量與氯化鈉溶液的體積之比為2.5g?3.5g: 1L，所述氯化鈉溶液中氯化鈉的濃度為58.4g/L?58.6g/L。
7.根據權利要5或6所述的應用，其特徵在於，所述反應的時間為60min?80min。
8.根據權利要求5或6所述的應用，其特徵在於，所述線性回歸方程為y= —0.00555x + 2.0369，R2為0.99699，其中，y為所述產物溶液的紫外可見吸收光譜中400nm處的吸光度，X為所述待測溶液中汞離子的濃度，單位為nM。
9.根據權利要求8所述的應用，其特徵在於，所述線性回歸方程中汞離子的檢測範圍為 5.0X l(Tlclmol/L ?1.2X l(T7mol/L。
【文檔編號】G01N21/33GK103884669SQ201410125811
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】陳桂秋, 郭志, 曾光明, 陳安偉, 晏銘, 牛秋雅, 劉靈芝, 張企華 申請人:湖南大學