银包金纳米棒比色探针的制备方法及其检测铜离子的方法技术

银包金纳米棒比色探针的制备方法及其检测铜离子的方法，所述银包金纳米棒比色探针的制备方法，包括以下步骤：（1）种子合成；（2）种子生长；（3）离心纯化金纳米棒；（4）银包金纳米棒比色探针的合成。本发明专利技术还包括银包金纳米棒比色探针检测铜离子的方法。本发明专利技术制备的银包金纳米棒比色探针对铜离子具有良好的选择性，检测方法灵敏度高，裸眼检测铜离子浓度已达到0.1 nmol/L，比色法检测铜离子的检出限达到0.001 nmol/L；方法操作简单、快速，不需要借助复杂昂贵的大型仪器，成本低廉，可实现裸眼检测，适用于大规模的现场快速检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铜离子检测的
，尤其是涉及一种银包金纳米棒比色探针的制备方法及其刻蚀反应检测铜离子的方法。
技术介绍
随着电子技术的不断发展，全球金属铜的需求也稳定增长。对冶炼、采矿等残渣的不当处理造成环境的污染，近年来不断引起人们的注意。人们已经证实人体内铜离子的过量富集会引起神经系统和泌尿系统的损伤。美国环境保护署（EPA）建议，饮用水中铜离子的含量应低于1.3mg/kg（约20μmol/L）。一般说来，通过实验室的精密仪器如质谱、原子光谱、伏安法等检测此含量甚至更低的铜离子都是很简单的。但是，由于这些方法要么依赖于大型仪器设备，要么缺乏选择性，从而没法对环境水样中的铜离子进行快速实地的检测。因此，发展一种快速、廉价、可靠、灵敏度高的铜离子的检测探针和检测方法是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种快速、成本较低，可靠、灵敏度较高的银包金纳米棒比色探针的制备方法及其检测铜离子的方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，本专利技术之银包金纳米棒比色探针的制备方法，包括以下步骤：（1）种子合成:在血清瓶中，加入氯金酸溶液和CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）溶液，在不断搅拌下加入硼氢化钠溶液，溶液迅速变为茶色，再继续搅拌2min～10min，最后放入28～30℃水浴中静置1～3h，即得到种子溶液；其中，氯金酸溶液中的氯金酸与CTAB溶液中的CTAB的摩尔比为1:300～500；氯金酸溶液中的氯金酸与硼氢化钠溶液中的硼氢化钠的摩尔比为1:2.3～2.8；进一步，步骤（1）中，所得种子溶液中种子的摩尔浓度为0.92～1.15μmol/L。（2）种子生长：在另一血清瓶中，依次加入氯金酸溶液、CTAB溶液、硝酸银溶液和抗坏血酸溶液，最后加入步骤（1）中制备得到的种子溶液，继续搅拌2min～10min，再放入28～30℃水浴中静置30min～3h，得到红色溶液，即为金纳米棒溶液；其中，氯金酸溶液中的氯金酸与CTAB溶液中的CTAB、硝酸银溶液中的硝酸银、抗坏血酸溶液中的抗坏血酸、种子溶液中的种子的摩尔比为1:180～500:0.18～0.25:0.800～1.2:0.000005～0.000007。（3）金纳米棒的纯化：将步骤（2）中制备得到的金纳米棒溶液离心纯化，得到金纳米棒；（4）银包金纳米棒的合成：将步骤（3）中纯化得到的金纳米棒加入CTAB溶液中震荡均匀；然后加入抗坏血酸溶液和硝酸银溶液，混合均匀；再加入NaOH溶液调节pH值至8～9，启动包覆反应；最后放入28～30℃水浴中静置20～24h，即得到银包金纳米棒比色探针溶液。其中，金纳米棒与CTAB溶液中的CTAB、抗坏血酸溶液中的抗坏血酸、硝酸银溶液中的硝酸银、NaOH溶液中的NaOH的摩尔比为1:150000～200000:1800～2100:600～850:15000～20000。进一步地，各步骤中，所述氯金酸溶液的摩尔浓度为20～50mmol/L。所述CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）溶液的摩尔浓度为0.05～0.15mol/L。所述硼氢化钠溶液的摩尔浓度为0.10～0.12mol/L。所述硝酸银溶液的摩尔浓度为0.01～0.02mol/L。所述抗坏血酸溶液的摩尔浓度为0.10～0.15mol/L。所述NaOH溶液的摩尔浓度为0.1～0.5mol/L。进一步，步骤（1）中，加入硼氢化钠溶液时，迅速加入新配制冰镇的硼氢化钠溶液。进一步，步骤（3）中，所述离心纯化，在转速为8000～12000r/min、温度为25～30℃下离心10～30min。离心纯化后金纳米棒的摩尔浓度为0.25～0.30μmol/L。进一步，步骤（4）中，银包金纳米棒比色探针溶液的摩尔浓度为0.04～0.05μmol/L。本专利技术之银包金纳米棒比色探针检测铜离子的方法，包括以下步骤：取离心管，加入150～300μLTris-HCL（优选pH=5.4）缓冲溶液、150～500μL质量浓度为1～3%的吐温-20溶液和600～800μL制备的银包金纳米棒比色探针溶液（优选摩尔浓度为0.04～0.05μmol/L），混合均匀，再加入25～50μL50～100mmol/L的Na2S2O3溶液，然后加入500～1000μL待测样品溶液，最后置于20～25℃恒温振荡器内摇动30min～1h，观察反应溶液颜色变化或者检测溶液的UV-Vis光谱变化，定性或定量分析铜离子的存在或含量。在本专利技术技术方案中，若反应溶液颜色由蓝绿色变浅，则待测样品溶液中含有铜离子，且溶液中铜离子的浓度大于或等于0.1nmol/L，若需要定量分析，检测混合溶液中UV-Vis光谱变化，确定溶液中铜离子的浓度；若所述反应颜色没有变化，说明待测样品溶液没有铜离子，或者溶液中铜离子的浓度小于0.1nmol/L，若需要定量分析，检测混合溶液中紫外吸收光谱变化，确定溶液中铜离子的浓度或有无铜离子。在上述技术方案中，所述定量分析中，建立标准曲线进行定量检测，包括以下步骤：（1）配制不同浓度的铜离子超纯水溶液，其中，铜离子的浓度分别为：0、0.001、0.01、0.1、1、10、100、200、400、600、800、1000、1200、2000nmol/L；（2）取14支5mL的离心管，分别加入160μLTris-HCL缓冲溶液（优选pH=5.4）、160μL质量浓度为1%的吐温-20溶液和748μL制备的银包金纳米棒比色探针溶液（优选摩尔浓度为0.04～0.05μmol/L），混合均匀，再加入32μL50mmol/L的Na2S2O3溶液，然后往不同的离心管中分别加入500μL不同浓度的铜离子超纯水溶液，最后置于20℃恒温振荡器内摇动30min～1h，测定其混合溶液的UV-Vis光谱变化。以最大吸收峰的位移值为纵坐标，铜离子浓度为横坐标绘制标准曲线，在0.001-1200nmol/LCu2+范围内，线性方程为Y=0.1591X+7.348，线性相关系数为0.99314（参见图1），可用于铜离子的定量检测。研究证明，在本专利技术技术方案中，银包金纳米棒比色探针刻蚀反应检测铜离子的方法，其检测范围为：0.001～1200nmol/L（参见附图2）。本专利技术的设计原理和理论基础：（1）作为一种新型复合纳米材料，银包覆的金纳米棒（Au@AgNRs）与AuNRs同样，仍然保持着特有的光学性质。但是相比较于普通的AuNRs，Au@AgNRs随着银层厚度的变化呈现出不同的颜色并且纵向吸收峰产生相应的蓝移（由薄到厚分别呈现出浅灰色、蓝绿色、紫红色甚至是亮红色）。（2）利用Cu2+在S2O32–-Ag刻蚀体系中特殊的催化作用，发展一种新型免标记比色检测水环境中Cu2+的方法。如附图3所示，在没有Cu2+存在时溶胶颜色和SPR吸收只有轻微改变，这是因为Ag和S元素的络合作用，有溶解氧存在时Au@AgNRs表面形成Ag(S2O3)23–复合物，这会造成表面银层的微量溶解和SPR吸收的改变，同时也阻止刻蚀反应的进一步进行。但是，当有Cu2+存在于S2O32–-Au@AgNRs溶胶体系时，银壳厚度明显降低，并伴随着紫外可见吸收光谱的改变。Cu2+对银的溶解有非常强的催化作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）种子合成: 在血清瓶中，加入氯金酸溶液和CTAB溶液，在不断搅拌下加入硼氢化钠溶液，溶液迅速变为茶色，再继续搅拌2min～10min，最后放入 28～30℃水浴中静置1～3 h，即得到种子溶液；（2）种子生长：在另一血清瓶中，依次加入氯金酸溶液、CTAB溶液、硝酸银溶液和抗坏血酸溶液，最后加入步骤（1）中制备得到的种子溶液，继续搅拌2min～10min，再放入28～30℃水浴中静置30min～3h，得到红色溶液，即为金纳米棒溶液；（3）金纳米棒的纯化：将步骤（2）中制备得到的金纳米棒溶液离心纯化，得到金纳米棒；（4）银包金纳米棒的合成：将步骤（3）中纯化得到的金纳米棒加入CTAB溶液中震荡均匀；然后加入抗坏血酸溶液和硝酸银溶液，混合均匀；再加入NaOH溶液调节pH值至8～9，启动包覆反应；最后放入 28～30℃水浴中静置20～24 h，即得到银包金纳米棒比色探针溶液。

【技术特征摘要】
1.一种银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）种子合成:在血清瓶中，加入氯金酸溶液和CTAB溶液，在不断搅拌下加入硼氢化钠溶液，溶液迅速变为茶色，再继续搅拌2min～10min，最后放入28～30℃水浴中静置1～3h，即得到种子溶液；（2）种子生长：在另一血清瓶中，依次加入氯金酸溶液、CTAB溶液、硝酸银溶液和抗坏血酸溶液，最后加入步骤（1）中制备得到的种子溶液，继续搅拌2min～10min，再放入28～30℃水浴中静置30min～3h，得到红色溶液，即为金纳米棒溶液；（3）金纳米棒的纯化：将步骤（2）中制备得到的金纳米棒溶液离心纯化，得到金纳米棒；（4）银包金纳米棒的合成：将步骤（3）中纯化得到的金纳米棒加入CTAB溶液中震荡均匀；然后加入抗坏血酸溶液和硝酸银溶液，混合均匀；再加入NaOH溶液调节pH值至8～9，启动包覆反应；最后放入28～30℃水浴中静置20～24h，即得到银包金纳米棒比色探针溶液。2.根据权利要求1所述的银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，氯金酸溶液中的氯金酸与CTAB溶液中的CTAB的摩尔比为1:300～500；氯金酸溶液中的氯金酸与硼氢化钠溶液中的硼氢化钠的摩尔比为1:2.3～2.8；所得种子溶液中种子的摩尔浓度为0.92～1.15μmol/L。3.根据权利要求1或2所述的银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，加入硼氢化钠溶液时，迅速加入新配制冰镇的硼氢化钠溶液。4.根据权利要求1或2所述的银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，氯金酸溶液中的氯金酸与CTAB溶液中的CTAB、硝酸银溶液中的硝酸银、抗坏血酸溶液中的抗坏血酸、种子溶液中的种子的摩尔比为1:180～500:0.18～0.25:0.800～1.2:0.000005～0.000007。5.根据权利要求1或2所述的银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述离心纯化，在转速为8000～12000r/min、温度为25～30℃下离心10～30min；离心纯化后金纳米棒的摩尔浓度为0.25～0.30μmol/L。6.根据权利要求1或2所述的银包金纳米棒比色探针的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，金纳米棒与CTAB溶液中的CTAB、抗坏血酸溶液中的抗坏血酸、硝酸银溶液中的硝酸银、NaOH溶液中的NaOH的摩尔比为1:150000～200000:1800～2100:600～850:15000...

【专利技术属性】
技术研发人员：许东，林亲录，王素燕，甘继攀，郭立群，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43