賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液的製備方法及其應用與流程

2023-05-01 20:29:26

本發明屬於環保技術領域，也屬於納米材料製備技術領域。

背景技術：

隨著工業的發展，環境汙染成了當前社會亟待解決的問題。常見的汙染有大氣汙染、土壤汙染和水源汙染。汙染物主要以工業廢棄物汙染、生活垃圾汙染，以及礦物開採汙染。在這些汙染物中，重金屬汙染佔用很大比重，尤其在礦物開採過程中。而重金屬因其無法被降解，且容易在生物體內積聚，而間接威脅人類的生存環境。因此對重金屬及其化合物的檢測成為預防重金屬汙染的重要手段。

常規的重金屬離子檢測方法有原子吸收光譜法、原子發射光譜法、分光光度法、溶出伏安法、極譜法。但這些方法耗時且操作繁瑣，不利於重金屬離子的快速檢測。

而近期，一些以貴金屬納米顆粒及螢光性分子作為可視化檢測試劑檢測重金屬離子的方法引起了廣泛的關注，這類方法相比傳統的檢測手段更加方便快捷，通過簡單的肉眼觀察即可定性地檢測重金屬離子。

技術實現要素：

本發明的第一目的是提出可用於定性檢測pb2+離子的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液的製備方法。

本發明的技術方案是：將ph為10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺水溶液、氯金酸水溶液和硼氫化鈉水溶液混合攪拌反應，製得ph為10的賴氨酸修飾的苝二醯亞胺功能化金納米顆粒溶液（lpl-aunps）。

本發明原料之一——賴氨酸修飾的苝醯亞胺，簡稱lpl，分子結構式如下：

其公布於《材料化學雜誌》(journalofmaterialchemistry)，發表於2011年12月5日，標題《self-assembledmonolayerandmultilayerfilmsbasedonl-lysinefunctionalizedperylenebisimide》。

本發明製備方法簡單，使用方便，對pb2+離子有著良好的響應性，檢測限低。由於賴氨酸修飾的苝二醯亞胺功能化金納米顆粒本身呈酒紅色，而當遇有pb2+離子時，其顏色則立即變深，另外，隨著pb2+離子濃度的加大，其色澤俞深，故可作為定性檢測pb2+離子的新型可視化檢測試劑。

進一步地，本發明所述賴氨酸修飾的苝醯亞胺水溶液中賴氨酸修飾的苝醯亞胺、氯金酸水溶液中氯金酸和硼氫化鈉水溶液中硼氫化鈉的混合摩爾比為1∶25∶100。在此摩爾比條件下，既保證了金納米顆粒的有著良好的穩定性，同時也保證了納米粒子的大小均一。

所述硼氫化鈉水溶液濃度為0.1m。此濃度方便製備，利於後續反應。

所述賴氨酸修飾的苝醯亞胺水溶液的濃度為10μm，在此濃度下可以恰好的保護金納米顆粒，同時也避免了因修飾劑分子過多而導致靈敏度下降。

另外，本發明先將賴氨酸修飾的苝醯亞胺水溶液、氯金酸水溶液混合攪拌5min，使得賴氨酸修飾的苝醯亞胺與氯金酸充分混勻，再加入硼氫化鈉水溶液，再攪拌1min，硼氫化鈉與氯金酸反應完全，得到賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒。

反應的環境溫度為20℃～30℃。此溫度為常溫溫度，避免了加熱這一步驟，同時能很好地控制硼氫化鈉與氯金酸的反應速度，使得製備的金納米顆粒大小更均一。

本發明第二目的是提出採用以上方法製成的ph為10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液用於定性檢測重金屬離子的應用方法。

將ph為10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液和待測溶液混合，混合後液體色澤變深，則待測溶液中含有pb2+離子。

本發明檢測方法簡單、直觀。賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒對pb2+的識別機理在於功能化試劑賴氨酸修飾的苝醯亞胺與pb2+絡合，使得納米金離子發生聚集，進而導致納米金溶液顏色發生變化。對pb2+的最低檢測濃度為3μm。

附圖說明

圖1為ph=10時製備的lpl-aunps溶液及uv-vis光譜圖。

圖2至7分別為lpl-aunps中加入20μm、15μm、10μm、5μm、4μm、3μm不同濃度的pb2+之後的tem照片。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行詳細地說明。

一、製備賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液：

移取16ml、ph=10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺（lpl）水溶液（10μm），加入0.025m氯金酸水溶液0.16ml，攪拌5min，再加入0.10m硼氫化鈉水溶液0.16ml，攪拌15min得到酒紅色的lpl-aunps。

對得到的lpl-aunps測試其ph值，結果為10。

將得到的lpl-aunps採用紫外可見光譜儀檢測，得到如圖1所示的uv-vis光譜圖。

由圖1可見金納米溶膠的spr吸收峰在530nm處，與已有的文獻報導一致。這證明了lpl-aunps的成功製備。

二、ph=10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液對不同金屬離子的檢測試驗：

向製備好的ph=10的lp-aunps中加入分別加入pb2+、cr2o72-、mn2+、ba2+、ca2+、zn2+、k+、na+溶液，並使金屬離子最終濃度為3μm，觀察lpl-aunps溶液的顏色變化。

可見：在cr2o72-、mn2+、ba2+、ca2+、zn2+、k+、na+溶液中溶液顏色沒有發生變化。而在pb2+溶液中溶液顏色變深。

總結：ph=10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒溶液可以用於對pb2+的定量測試。

三、ph=10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒水溶液對濃度的pb2+離子的檢測：

向製備好的lpl-aunps溶液中分別加入濃度為20μm、15μm、10μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm、500nm的pb2+溶液，觀察lpl-aunps觀察溶液顏色的變化。

可見：在濃度為20μm、15μm、10μm、5μm、4μm、3μm的pb2+-lpl-aunps溶液的顏色都發生了不同的變化，而且，pb2+濃度越大，顏色越深。

同時濃度為2μm、1μm、500nm的pb2+溶液的顏色幾乎沒有發生變化。

圖2至7是lpl-aunps中加入不同濃度（20μm、15μm、10μm、5μm、4μm、3μm）pb2+後所作的tem圖。可以看出在加入pb2+之後，lpl-aunps發生了明顯的聚集，並且pb2+的濃度越高，lpl-aunps聚集的越明顯。這證明了aunps對pb2+的響應作用。

總結：ph=10的賴氨酸修飾的苝醯亞胺功能化金納米顆粒水溶液對pb2+的最低檢測濃度為3μm。

結束語：本發明操作過程簡單，使用方便，對水體系中pb2+有著很好的定性識別作用。