專利名稱：基于納米銀的可視化多功能檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及分析檢測領(lǐng)域，尤其涉及水溶性、高吸光系數(shù)的銀納米材料作為多功能的可視化比色探針在快速、高靈敏檢測重金屬離子及三聚氰胺中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
:目前，中國經(jīng)濟(jì)增長速度喜人，但是中國社會今后的發(fā)展也面臨著許多巨大的障礙，除了技術(shù)進(jìn)步之外，最大的障礙就是資源和環(huán)境因素。環(huán)境污染、食品安全已成為公共健康面臨的最主要威脅之一。重金屬污染是環(huán)境污染中最為嚴(yán)重的問題。工業(yè)生產(chǎn)中排出的未達(dá)標(biāo)廢水的和工業(yè)產(chǎn)品的隨意丟棄往往導(dǎo)致重金屬離子對水體的污染。生物從環(huán)境中攝取重金屬可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用，在較高級生物體內(nèi)成千萬倍地富集起來，然后通過食物進(jìn)入人體，在人體的某些器官中積蓄起來造成慢性中毒，對人類健康和自然界造成巨大的危害。在重金屬污染問題讓人堪憂的同時，食品安全問題也是當(dāng)前公眾關(guān)注的焦點(diǎn)之一。尤其是近年以來發(fā)生的諸如“毒奶粉事件”等重大的食品安全事故，給社會和家庭造成了嚴(yán)重后果。目前，對于上述物質(zhì)的檢測主要還是依靠大型儀器。對于重金屬的檢測主要是運(yùn)用元素分析儀器來實現(xiàn)物質(zhì)的測定，而在有機(jī)物檢測中主要是應(yīng)用色譜方法，這些儀器檢測方法所需的樣品前處理條件均比較苛刻，不能含有較多的雜質(zhì)，否則就會出現(xiàn)多種物質(zhì)共存難以辨別的現(xiàn)象，甚至對儀器造成堵塞及損壞。大型儀器價格較為昂貴，操作過程較為復(fù)雜，需要專門的技術(shù)人員，因此檢測成本較大。如何實現(xiàn)針對重金屬離子及有毒有害有機(jī)小分子(如:三聚氰胺等)的方便、快速檢測仍然是需要解決的問題。納米技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有前途的科研領(lǐng)域之一，作為一門新興學(xué)科，納米材料和納米技術(shù)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢令人矚目。納米材料的出現(xiàn)為克服材料科學(xué)以及分析科學(xué)研究領(lǐng)域中長期未能解決的問題開辟了新途徑。貴金屬納米粒子化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在紫外-可見光區(qū)出現(xiàn)非常強(qiáng)而穩(wěn)定的表面等離子共振吸收峰，具有很高的摩爾吸光系數(shù)(高達(dá)IO8 10lclmL/(mol.Cm))。貴金屬納米材料的光學(xué)性質(zhì)不僅受到其表面狀態(tài)的影響，而且，更為有趣的是，其光學(xué)性質(zhì)與納米粒子之間的聚集狀態(tài)有很大關(guān)系。被分析物引起的金納米材料光學(xué)性質(zhì)的變化可以通過肉眼直接觀察到，因此通過觀察溶液顏色變化就能確定被測物的濃度。比色法由于具有肉眼可見，容易觀測和不需要借助先進(jìn)儀器的優(yōu)點(diǎn)，正越來越多的引起了人們的關(guān)注[J.Liu and Y.Lu, J.Am.Chem.Soc.，2005，127，12677-12683 ；C.J.Murphy, A.M.Gole, J.ff.Stone, P.N.Sisco, A.M.Alkilany,E.C.Goldsmith and S.C.Baxter, Acc.Chem.Res.，2008，41，1721-1730 ;Y.Tan，X.Su,E.Liu and J.S.Thomsen，Anal.Chem.，2010，82，2759-2765 ；Q.P.Shen，W.H.Li，S.Y.Tang,Y.F.Hu, Z.Nie and Y.Huang, Biosens.Bioelectron.，2013，41，663-668 ；M.Zhang, G.Qing，C.Xiong, R.Cui，D.W.Pang and T.L Sun, Adv.Mater.，2013，25，749-754 ；X.Yuan，Y.Q.Tay,X.Y.Dou，Z.T.Luo，D.T.Leong and J.P.Xie，Anal.Chem.，2013，85，1913-1919]。本發(fā)明利用合成的水溶性銀納米粒子通過引入合適地顯色試劑，兼顧測定條件(緩沖體系及緩沖溶液的pH)的調(diào)控，能實現(xiàn)不同物質(zhì)(汞離子、銀離子、三聚氰胺)的高靈敏測定。該發(fā)明所建立的基于水溶性銀納米粒子的多功能檢測方法具有簡便、快速、靈敏度高的特點(diǎn)。據(jù)我們所知，通過加入不同的顯色劑，能同時檢測三種物質(zhì)的多功能檢測方法現(xiàn)在尚無文獻(xiàn)報道
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是提供水溶性銀納米粒子的可視化多功能檢測方法；尤其是提供水溶性銀納米材料作為比色法探針在汞離子、銀離子、三聚氰胺測定方面的新用途。本發(fā)明的目的之一可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn):a、在多元羧酸修飾劑的存在下，通過硼氫化鈉作為還原劑還原硝酸銀溶液以制備水溶性銀納米材料；b、取一定體積的水溶性銀納米材料加入一定體積的具有一定pH的緩沖溶液，一定濃度的待測目標(biāo)物(汞離子或銀離子或三聚氰胺)標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨后，加入一定濃度的顯色試劑，室溫下顯色5-20分鐘。本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn):所述的銀納米材料的多元羧酸修飾劑，選自草酸鈉、多聚磷酸鈉，酒石酸鈉，檸檬酸三鈉，乳酸鈉，沒食子酸鈉；測定時所用的緩沖溶液選自硼酸緩沖、磷酸緩沖、檸檬酸緩沖、醋酸緩沖、Tris緩沖，緩沖溶液的pH為3.0-10.0 ;測定所用的緩沖溶液為醋酸緩沖溶液、檸檬酸緩沖溶液、碳酸緩沖溶液、磷酸緩沖溶液、Tris緩沖溶液；所加入的顯色劑為溴化鉀、碘化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉、K2Cr2O7、雙氧水、抗壞血酸、碘酸鉀、次氯酸鈉、甲醛等，顯色試劑的濃度為 1.0X l(T4-8.0X l(T2mol/L。本發(fā)明所使用的銀納米材料合成簡便，無需涉及復(fù)雜的表面修飾。所建立的基于水溶性銀納米材料的多功能檢測方法非常靈敏，當(dāng)目標(biāo)物的濃度低至nM濃度時，通過肉眼就能觀測出顏色變化。該方法測定時間只需5-20分鐘，并且所用試劑簡單、廉價，成本較低。


:圖1是發(fā)明制備的多聚磷酸鈉修飾的AgNPs (a)及其加入汞離子(b)和過氧化氫后(C)的聚集狀態(tài)的變化情況。圖2是發(fā)明制備的檸檬酸三鈉修飾的AgNPs加入不同濃度銀離子和碘離子后的吸收光譜變化。圖3是發(fā)明制備的酒石酸鈉修飾的AgNPs的吸光度隨三聚氰胺濃度變化的關(guān)系圖。圖4是發(fā)明制備的檸檬酸三鈉修飾的AgNPs在相同測定條件(測定汞離子時的條件)時對其他陽離子的吸收光譜響應(yīng)圖。圖5是檸檬酸三鈉修飾的AgNPs及其加入不同濃度的汞離子和0.01mol/L的過氧化氫后的吸收光譜的變化情況。
具體實施方式
:實施實例1:
a、在溶有0.1mM的50mL硝酸銀溶液中加入5mL0.0lM的多聚磷酸鈉作為表面修飾齊[J，將0.2mM的50mL硼氫化鈉溶液加入到上述混合液中，反應(yīng)24h，得多聚磷酸鈉修飾的水溶性銀納米材料；b、取2mL納米銀加入0.1mL, 0.1Μ(ρΗ7.0)的硼酸緩沖溶液，一定濃度的待測汞離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨后，加入10 μ L30%過氧化氫水溶液后,顯色反應(yīng)5分鐘。實施實例2:a、在溶有0.1mM的25mL硝酸銀溶液中加入ImL0.0lM的檸檬酸三鈉作為表面修飾齊[J，將0.2mM的IOmL的硼氫化鈉加入到上述混合液中，反應(yīng)48h，得檸檬酸三鈉修飾的水溶性銀納米材料；b、取2mL納米銀加入0.1mL0.1Μ(ρΗ4.0)的醋酸緩沖溶液，一定濃度的待測三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨后，加入ImL0.2mM重鉻酸鉀溶液后,顯色反應(yīng)15分鐘。實施實例3:a、在溶有0.1mM的50mL硝酸銀溶液中加入5mL0.0lM的酒石酸鈉作為表面修飾齊[J，將0.2mM的20mL的硼氫化鈉溶液加入到上述混合液中，常溫下反應(yīng)16h，得酒石酸鈉修飾的水溶性銀納米材料；b、取2mL納米銀加入0.1mL, 0.1Μ(ρΗ9.0)的檸檬酸緩沖溶液，一定濃度的待測銀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨后，加入2mL2.0mM的碘化鉀溶液后,顯色反應(yīng)20分鐘。
權(quán)利要求
1.基于納米銀的可視化多功能檢測方法，其特征在于: a、在多元羧酸修飾劑的存在下，通過硼氫化鈉作為還原劑還原硝酸銀溶液以制備水溶性銀納米材料； b、取一定體積的水溶性銀納米材料加入一定體積的具有一定pH的緩沖溶液,一定濃度的待測目標(biāo)物(汞離子或銀離子或三聚氰胺)標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨后，加入一定濃度的顯色試齊U，室溫下顯色5-20分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性銀納米材料的合成方法，其特征在于所述的多元羧酸修飾劑，選自多元羧酸的可溶性鹽如草酸鈉、多聚磷酸鈉，酒石酸鈉，檸檬酸三鈉，乳酸鈉，沒食子酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米銀的可視化多功能檢測方法，其特征在于所述的一定PH的緩沖溶液選自硼酸緩沖、磷酸緩沖、檸檬酸緩沖、醋酸緩沖、Tris緩沖，緩沖溶液的pH 為 3.0-10.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米銀的可視化多功能檢測方法，其特征在于所加入的顯色劑為溴化鉀、碘化鉀、硫化鈉、硫氫化鈉、K2Cr2O7、雙氧水、抗壞血酸、碘酸鉀、次氯酸鈉、甲醛等，顯色試劑的 濃度為1.0X 1(Γ4-8.0X l(T2mol/L。
全文摘要
基于納米銀的可視化多功能檢測方法。以水溶性好、摩爾吸光系數(shù)大的銀納米材料作為探針，通過加入不同的顯色試劑，聯(lián)合測定(緩沖體系及測定pH)條件的調(diào)控，可以實現(xiàn)不同目標(biāo)物質(zhì)的高靈敏測定。該方法能成功的應(yīng)用于重金屬(汞離子、銀離子)離子和三聚氰胺的測定，目視法能夠檢測汞離子、銀離子和三聚氰胺的最低濃度分別低至2nM、0.2nM和0.6nM。和目前報道的相關(guān)目標(biāo)物的檢測方法(如原子吸收、光譜法等)相比，該發(fā)明所建立的可視化多功能檢測方法具有價廉、快速、靈敏度高的特點(diǎn)。
文檔編號G01N21/31GK103163095SQ201310095609
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者王光麗, 劉旭慧, 奚賽飛, 周英浩, 王瀅蓉 申請人:江南大學(xué)