本發(fā)明屬于過氧化氫監(jiān)測領域，具體涉及一種水樣中過氧化氫的檢測方法，尤其涉及一種利用自驅動janus顆粒測定過氧化氫濃度的方法。

背景技術：

過氧化氫作為一種重要的化工產品，兼具漂白、氧化和消毒等多種功效。其在紡織行業(yè)、化工行業(yè)、造紙工業(yè)、環(huán)保行業(yè)、電子行業(yè)、食品衛(wèi)生行業(yè)及其他領域得到廣泛的應用。所以對過氧化氫的測定對于這些領域具有非常重要的意義?，F(xiàn)在檢測h2o2主要采用的手段有熒光法、化學發(fā)光法、光譜法和滴定法。其中，碘量法是工廠中廣泛用于檢測漂白過程中過氧化氫含量的方法，該方法操作簡單，但靈敏度較低，干擾因素多，且終點色變不明顯。近年來，基于酶的直接電化學的檢測方法得到了迅速地發(fā)展。但是，酶必須在特定的條件下才具有催化活性，另外，酶價格較高且易失活變性，從而限制了該方法的廣泛使用。所以有必要去研究一種更加方便且更加穩(wěn)定、不受外界因素干擾的技術用于過氧化氫的檢測。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有制備技術的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用自驅動光散射技術測定過氧化氫濃度的方法，解決現(xiàn)有的檢測手段靈敏度低、易受外界因素干擾的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現(xiàn)：

一種利用自驅動janus顆粒測定過氧化氫濃度的方法，將自驅動janus顆粒懸浮液與過氧化氫溶液混合，通過測量混合液中自驅動janus顆粒的擴散系數(shù)來測定過氧化氫的濃度。

進一步的，具體包括：

步驟1：將自驅動janus顆粒懸浮液的濃度與體積定量，測量該濃度和體積下自驅動janus顆粒懸浮液在不同濃度的過氧化氫溶液中的擴散系數(shù)，獲得過氧化氫濃度與自驅動janus顆粒擴散系數(shù)的關系；

步驟2：將未知濃度的過氧化氫溶液與步驟1中的自驅動janus顆粒懸浮液混合，測量得到混合液中自驅動janus顆粒的擴散系數(shù)，通過步驟1獲得的過氧化氫濃度與自驅動janus顆粒擴散系數(shù)的關系，得到過氧化氫的濃度。

進一步的，所述的步驟1和步驟2中：將自驅動janus顆粒懸浮液進行超聲、離心處理，取得上層清液，將上層清液與過氧化氫溶液混合。

進一步的，所述的自驅動janus顆粒懸浮液中自驅動janus顆粒的濃度為9.6g/l～22.0g/l。

進一步的，利用動態(tài)光散射技術測量混合液中自驅動janus顆粒的擴散系數(shù)。

進一步的，所述的自驅動janus顆粒為pt-sio2型janus顆粒。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明核心體系是janus顆粒的自驅動性，janus顆粒從過氧化氫溶液中獲得驅動力，過氧化氫濃度越高，其擴散系數(shù)越大，利用自驅動光散射技術作為輔助測試工具測量的到janus顆粒的擴散系數(shù)，再通過janus顆粒的擴散系數(shù)與過氧化氫的關系模型，得到過氧化氫的濃度。

(2)本發(fā)明的測定方法快捷，穩(wěn)定性好，不受其他干擾因素的影響，測量結果具有很好的準確度與精確度。

附圖說明

圖1為自驅動janus顆粒在不同濃度的過氧化氫中散射光強的時間自相關函數(shù)曲線。

圖2為測量2.0％過氧化氫時，正常顆粒與受到大氣生產與泡破裂影響的自相關函數(shù)曲線。

圖3為測量3.0％過氧化氫中，正常顆粒與受到活性較差顆?；驁F聚顆粒影響的自相關函數(shù)曲線。

圖4為1μm自驅動janus顆粒在不同濃度過氧化氫中的擴散系數(shù)。

以下結合實施例對本發(fā)明的具體內容作進一步詳細解釋說明。

具體實施方式

本發(fā)明的自驅動janus顆粒可以利用環(huán)境中的“燃料”(溶液中的待測污染物)進行非對稱的物理或化學反應，從而在自身周圍形成濃度、電場或光強等物理場的巨大梯度，利用該梯度造成的非對稱動量分布可以使得顆粒進行自主運動,即自驅動。本發(fā)明利用了自驅動janus顆粒的自驅動以及janus顆粒自驅動時其擴散系數(shù)與過氧化氫濃度之間高度靈敏的依賴關系，通過測量自驅動janus顆粒在過氧化氫中的擴散系數(shù)，進而得到過氧化氫的濃度。

本發(fā)明通過將自驅動janus顆粒懸浮液與過氧化氫溶液混合得到混合液，通過測量混合液中自驅動janus顆粒的擴散系數(shù)來測定過氧化氫的濃度，具體步驟包括：

步驟1：將自驅動janus顆粒懸浮液的濃度與體積定量，測量該濃度和體積下自驅動janus顆粒懸浮液在不同濃度的過氧化氫溶液中的擴散系數(shù)，獲得過氧化氫濃度與自驅動janus顆粒擴散系數(shù)的關系；

步驟2：將未知濃度的過氧化氫溶液與步驟1中的自驅動janus顆粒懸浮液混合，測量得到混合液中自驅動janus顆粒的擴散系數(shù)，通過步驟1獲得的過氧化氫濃度與自驅動janus顆粒擴散系數(shù)的關系，得到過氧化氫的濃度。

優(yōu)選的，自驅動janus顆粒懸浮液中自驅動janus顆粒的濃度為9.6g/l～22.0g/l。

優(yōu)選的，將自驅動janus顆粒懸浮液進行超聲、離心處理，使得團聚的janus顆粒分散開來，取得上層清液，將上層清液與過氧化氫溶液混合。

本發(fā)明的自驅動janus顆粒為pt-sio2型janus顆粒；本發(fā)明的pt-sio2型janus顆粒懸浮液的制備過程包括：

對硅片進行表面改性，將sio2微球均勻地滴在硅片上，旋轉硅片使得sio2微球均勻鋪展，自然揮發(fā)一段時間后得到緊密排布的sio2微球單層結構；然后，在sio2微球表面蒸鍍pt層，獲得了所需要的pt-sio2型janus顆粒；將pt-sio2型janus顆粒加入水中，得到pt-sio2型janus顆粒懸浮液。

以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

將硅片置于等離子清洗機中進行表面改性，將標稱直徑為φ1μmsio2微球水溶液均勻地滴在硅片上，將硅片置于勻膠機上并旋轉使得微球均勻鋪展，自然揮發(fā)一段時間后得到緊密排布的sio2微球單層結構；之后，利用電子束蒸發(fā)鍍膜工藝在sio2微球表面蒸鍍約5nm厚的pt層，這樣就獲得了所需要的pt-sio2型janus顆粒。

從硅片上刮取12cm²的janus顆粒到玻璃瓶中，加入2200μl超純水到玻璃瓶中得到pt-sio2型janus顆粒懸浮液。由超聲儀對janus顆粒懸浮液超聲3min以解團聚，而后由離心機進行離心，取上清液，即得到所需的pt-sio2型janus顆粒懸浮液。

實施例2

分別配置濃度為0％、2.0％、4.0％、6.0％的過氧化氫溶液，分別取550μl實施例1制得的janus顆粒懸浮液與這四種濃度的過氧化氫溶液在樣品池中等體積混合，混合液中過氧化氫的濃度分別為0％、1.0％、2.0％、3.0％。采用多角度動態(tài)/靜態(tài)激光光散射儀(型號為nanozs90)測量四種混合液中pt-sio2型janus顆粒的擴散系數(shù)。測量多次取平均值得到一組數(shù)據(jù)，每個樣品共測得多組數(shù)據(jù)。最終得到過氧化氫濃度與pt-sio2型janus顆粒擴散系數(shù)的關系方程為：y＝0.0249x+0.3919，其中，y表示pt-sio2型janus顆粒在過氧化氫中的擴散系數(shù)，x表示過氧化氫的濃度，如圖4所示。

本實施例在數(shù)據(jù)的選取過程中，遵從如下選取原則：理論上，隨著過氧化氫濃度的增加，在相同延遲時間下，隨著過氧化氫濃度的增加，其自相關系數(shù)減小。如圖1所示為自驅動janus顆粒在過氧化氫濃度0％、1.0％、2.0％、3.0％的混合液中的自相關函數(shù)曲線，圖中，橫坐標表示延遲時間，縱坐標表示自相關系數(shù)。從圖中可以看出在相同延遲時間時，隨著過氧化氫濃度的增加，其自相關系數(shù)減小。此外，在實驗過程中因為光散射信號與自驅動janus顆粒半徑的六次方成正比，故實驗中產生的大氣泡將會影響實驗結果。在dls中，大氣泡的生產將會影響其自相關函數(shù)曲線，因此可以通過分析其自相關函數(shù)曲線排除受影響的數(shù)據(jù)。如圖2中圓點曲線所示，因為在測試過程中大氣泡穩(wěn)定地存在，使得janus顆粒的自驅動引起的光強波動相對減小，在相同延遲時間下，其自相關系數(shù)大于正方形點線表示的正常顆粒的自相關系數(shù)，且相關系數(shù)衰減到0需要更長的時間。測得該組的擴散系數(shù)偏小。故在數(shù)據(jù)分析時舍去。如圖2中三角點曲線所示，在測試過程中，因為大氣泡的破裂使散射光強變化加快，在相同延遲時間下自相關系數(shù)遠小于正常顆粒的自相關系數(shù)。故在數(shù)據(jù)分析時舍去。此外，在測量過程中，仍存在少量的團聚的janus顆粒，由于團聚影響了自驅動janus顆粒的自驅動性，若在測量過程中，其出現(xiàn)在光束照射區(qū)域內，使得光強波動變小，使得在相同延遲時間下，其自相關系數(shù)大于正?；钚缘淖则寗觠anus顆粒的自相關系數(shù)。如圖3所示，圓點線為正?；钚宰则寗觠anus顆粒在3.0％過氧化氫中的自相關函數(shù)曲線，正方形點線為團聚顆粒的自相關函數(shù)曲線，從圖中可以看出在相同延遲時間下，其自相關系數(shù)大于正常活性janus顆粒的自相關系數(shù)，在分析數(shù)據(jù)是舍去。

實施例3

針對某種過氧化氫溶液(已知濃度為8.0％)，取550μl過氧化氫溶液與550μl實施例1制得的pt-sio2型janus顆粒懸浮液在樣品池中混合，則混合液中過氧化氫的濃度為4.0％。采用多角度動態(tài)/靜態(tài)激光光散射儀(型號為nanozs90)測量混合液中pt-sio2型janus顆粒的擴散系數(shù)。測得janus顆粒的擴散系數(shù)為0.483，通過實施例2獲得的擴散系數(shù)和過氧化氫濃度的關系方程得到過氧化氫溶液的濃度為3.7％。

實施例4

本實施例與實施例3的區(qū)別在于：混合液中的過氧化氫溶液為5.0％。

測得janus顆粒的擴散系數(shù)為0.51，通過janus顆粒的擴散系數(shù)和過氧化氫濃度的關系方程得到過氧化氫溶液的濃度為4.7％。

從上述實施例中可以得出，本發(fā)明方法測得的過氧化氫濃度與相對于實際的過氧化氫濃度較為接近。