比色檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及Hg2+檢測(cè)，尤其是涉及一種基于金納米-硫脲的Hg2+比色檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汞是環(huán)境中一種生物毒性極強(qiáng)的重金屬污染物，血液與組織中的汞可與蛋白質(zhì)及 酶系統(tǒng)中的巰基結(jié)合，抑制其功能，甚至使其失活，嚴(yán)重威脅人體健康。伴隨著工業(yè)的發(fā)展， 汞的污染源越來(lái)越廣，主要包括施用含汞農(nóng)藥、含汞污泥肥料、含汞廢水灌溉、城市垃圾、廢 物燃燒等等，從而使大量的汞伴隨著人類(lèi)活動(dòng)而進(jìn)入環(huán)境。因此，建立一種實(shí)時(shí)、快速檢測(cè) 水中Hg2+含量的分析方法迫在眉睫。
[0003] 傳統(tǒng)檢測(cè)Hg2+的方法主要有冷原子吸收光譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法以 及電化學(xué)方法。雖然這些方法靈敏度高、準(zhǔn)確性好，但是檢測(cè)過(guò)程繁瑣、成本昂貴、需要專(zhuān) 業(yè)操作人員，難以應(yīng)用于日常生活中，不能滿(mǎn)足實(shí)際環(huán)境監(jiān)測(cè)中高效低成本的需要。金 納米粒子具有摩爾吸光系數(shù)高和表面等離子體共振吸收與尺寸相關(guān)等光學(xué)性質(zhì)（Z. Wang and L. Ma, Coordin. Chem. Rev.，2009, 253, 1607-1618)。基于金納米粒子的比色分析方法 具有簡(jiǎn)單、靈敏、成本低廉的特點(diǎn)，近幾年來(lái)已經(jīng)建立了一系列關(guān)于Hg2+的傳感和分析方 法。現(xiàn)有的Hg2+比色方法大多采用有機(jī)配體修飾的金納米粒子進(jìn)行檢測(cè)，利用Hg2+和有 機(jī)配體的相互作用改變金納米的存在狀態(tài)，引起其表面等離子體共振吸收波長(zhǎng)的變化， 進(jìn)而引發(fā)顏色變化（G. Sener, L. Uzun and A. Denizli, Anal. Chem.，2014, 86, 514-520 ; C. C. Huang and Η. T. Chang, Chem. Commu. , 2007, 1215-1217 ；C. Υ. Linj C. J. Yuj Υ. Η. Lin and ff. L. Tseng, Anal. Chem. , 2010, 82, 6830-6837 ；D. Liuj ff. Quj ff. Chen, ff. Zhang, Z. Wang and X. Jiang, Anal. Chem. , 2010, 82, 9606-9610. J. You, H. Z. Huj J. P. Zhou, L. Zhang, Y. P. Zhang and T. Kondo, Langmuir，2013, 29, 5085-5092. h這些方法一般較為靈敏，但是需要繁冗的 配體合成和修飾過(guò)程，且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的Hg2+比色檢測(cè)方法存在的有機(jī)配體合成復(fù)雜、反應(yīng) 時(shí)間長(zhǎng)、水兼容性差、特異性低等不足，提供利用金納米粒子和硫脲為檢測(cè)液，具有無(wú)需配 體標(biāo)記、實(shí)時(shí)迅速、特異性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于環(huán)境水樣的一種基于金納米-硫脲的Hg2+比色 檢測(cè)方法。
[0005] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0006] 1)制備金納米溶膠：將HAuCl4溶解在水中，配成HAuCl 4溶液，加熱至沸騰得溶液 A ;另將檸檬酸鈉溶解在水中，加熱至沸騰得溶液B ;再將溶液A和溶液B混合，加熱后溶液 由淺黃色變?yōu)榫萍t色，冷卻至室溫，即得金納米溶膠；
[0007] 在步驟1)中，所述HAuCljP水的配比可為0.41mg : 100mL，所述HAuCl 4和檸檬酸 鈉的配比可為〇.41mg : 114mg，所述梓檬酸鈉、水的配比可為114mg : 10mL，其中，HAuClzp檸檬酸鈉以質(zhì)量計(jì)算，水以體積計(jì)算；所述水可采用超純水；所述加熱的時(shí)間可為15min， 所得金納米溶膠中的金納米粒子的直徑可為13. I ± I. 6nm。
[0008] 2)金納米粒子-硫脲檢測(cè)Hg2+:
[0009] (1)在硫脲溶液中加入7K，再加入已知濃度的Hg2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，最后加入步驟1)中 制得的金納米溶膠，反應(yīng)后，用數(shù)碼相機(jī)拍攝混合溶液的顏色，制作標(biāo)準(zhǔn)比色卡；同時(shí)，利用 分光光度計(jì)掃描上述混合溶液的紫外-可見(jiàn)光譜，以520nm和700nm波長(zhǎng)處的吸光度比值 為縱坐標(biāo)，Hg2+的濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線，得到一元一次方程；
[0010] 在步驟2)第（1)部分中，所述硫脲溶液、水、已知濃度的Hg2+標(biāo)準(zhǔn)溶液、步驟1)中 制得的金納米溶膠的體積比可為I : 7 : 1 : 2;硫脲溶液的摩爾濃度可為26 μΜ，所述水 可采用超純水；所述反應(yīng)的時(shí)間可為5~lOmin。
[0011] (2)在硫脲溶液中加入水，再加入Hg2+污染環(huán)境水樣，最后加入步驟1)中制得的金 納米溶膠，反應(yīng)后，用數(shù)碼相機(jī)拍攝溶液顏色，將該照片顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，即可對(duì)水 樣中的Hg2+含量進(jìn)行半定量檢測(cè)；同時(shí)，掃描混合溶液的紫外-可見(jiàn)光譜，以520nm和700nm 波長(zhǎng)處的吸光度比值為縱坐標(biāo)，代入一元一次方程，即可求得水樣中Hg2+的濃度。
[0012] 在步驟2)第（2)部分中，所述硫脲溶液、水、Hg2+污染環(huán)境水樣、步驟1)中制得的 金納米溶膠的體積比可為I : 7 : 1 : 2;硫脲溶液的摩爾濃度可為26 μ M，所述水可采用 超純水；所述反應(yīng)的時(shí)間可為5~lOmin。
[0013] 所述金納米粒子是球形納米粒子，直徑為13. I ± I. 6nm，穩(wěn)定劑為吸附在金納米粒 子表面的梓檬酸根尚子。
[0014] 本發(fā)明提供了一種檢測(cè)Hg2+的比色方法，即使用金納米粒子和硫脲比色檢測(cè)水中 的Hg2+。首先通過(guò)檸檬酸鈉還原氯金酸合成單分散的金納米粒子，該溶液顏色為紅色。當(dāng) 硫脲和單分散的金納米粒子混合，硫脲分子的氨基和碳硫雙鍵基團(tuán)，可以通過(guò)Au-S和Au-N 鍵，共價(jià)結(jié)合到金納米表面，誘導(dǎo)金納米發(fā)生團(tuán)聚，其表面等離子體共振吸收波長(zhǎng)紅移，溶 液的顏色由紅向藍(lán)轉(zhuǎn)變。當(dāng)金納米-硫脲體系暴露于汞離子環(huán)境中，由于硫脲與Hg2+形成的 配合物比金-硫脲配合物具有更高的穩(wěn)定性，在Hg2+和金納米粒子同時(shí)存在的情況下，硫脲 優(yōu)先與Hg2+絡(luò)合，使硫脲遠(yuǎn)離金納米表面，導(dǎo)致金納米恢復(fù)分散狀態(tài)。隨著Hg 2+濃度增大， 溶液顏色由團(tuán)聚時(shí)的藍(lán)色逐漸過(guò)渡為分散時(shí)的紅色，這一系列顏色變化與Hg2+濃度呈正相 關(guān)，操作人員根據(jù)顏色的變化即可半定量檢測(cè)Hg2+，通過(guò)掃描紫外-可見(jiàn)光譜可實(shí)現(xiàn)定量檢 測(cè)。其它金屬離子雖然也能和硫脲絡(luò)合，但是它們與硫脲絡(luò)合形成的配合物的穩(wěn)定性小于 金-硫脲配合物；換言之，其它金屬離子無(wú)法與金納米競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先配合硫脲，故溶液仍然呈現(xiàn) 金納米團(tuán)聚時(shí)的藍(lán)色，因此，金納米-硫脲體系將對(duì)Hg2+有比較高的選擇性。本發(fā)明解決了 現(xiàn)有的Hg2+比色檢測(cè)方法存在的有機(jī)配體合成復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、水兼容性差、特異性低等 問(wèn)題，利用肉眼即可進(jìn)行Hg2+的定性和半定量分析，可以用于現(xiàn)場(chǎng)水樣Hg2+含量的簡(jiǎn)單快速 檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為采用檸檬酸鈉還原法制備的金納米粒子透射電鏡圖。
[0016] 圖2為采用檸檬酸鈉還原法制備的金納米粒子所對(duì)應(yīng)的粒徑分布圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明比色檢測(cè)Hg2+的原理示意圖。
[0018] 圖4為透射電鏡圖。（a)為金納米-硫脲混合后的透射電鏡圖；(b)為金納米-硫 脲與0.7 μΜ汞離子混合后的透射電鏡圖；（C)為金納米-硫脲與100 μΜ汞離子混合后的 透射電鏡圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明檢測(cè)液實(shí)施例檢測(cè)不同濃度Hg2+的照片。
[0020] 圖6為本發(fā)明檢測(cè)液實(shí)施例檢測(cè)不同濃度Hg2+的紫外-可見(jiàn)掃描光譜。
[0021] 圖7為本發(fā)明檢測(cè)液實(shí)施例檢測(cè)不同濃度Hg2+的520nm處與700nm處吸光度比值 變化與Hg2+濃度的線性關(guān)系曲線圖。
[0022] 圖8為本發(fā)明檢測(cè)液實(shí)施例檢測(cè)不同濃度Hg2+的響應(yīng)時(shí)間曲線。
[0023] 圖9為本發(fā)明檢測(cè)液實(shí)施例對(duì)Hg2+與其它類(lèi)型的15種常見(jiàn)陽(yáng)離子的響應(yīng)效果比 較圖。
[0024] 圖10為本發(fā)明檢測(cè)液實(shí)施例對(duì)Hg2+與其它類(lèi)型的14種常見(jiàn)陰離子的響應(yīng)效果比 較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026] 圖1和2分別給出本發(fā)明所述金納米粒子的透射電鏡與粒徑分布圖。如圖1所示， 大部分納米粒子呈球形。粒徑分布圖分析結(jié)果（圖2)進(jìn)一步表明合成的金納米粒子平均 粒徑為 13. 1±1. 6nm。
[0027]