一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针及其应用。该纳米金修饰木签的固相微萃取探针，包括载体和吸附材料，所述的载体为表面多孔的木签材料，所述的吸附材料为金纳米颗粒，吸附材料通过范德华力附着于载体表面的孔道内。本发明专利技术制备纳米金修饰木签固相微萃取探针的过程简单、快速、制备难度低、取材方便、成本低廉，通过所述方法制备得到的固相微萃取探针具有富集能力强、重现性好等特点。

A solid phase microextraction probe for gold nanoparticles modified wood sticks and its application

The present invention relates to a solid phase microextraction probe of gold nanoparticles modified wood stick and its application. The solid phase microextraction probe of the gold nanoparticles modified wood stick comprises a carrier and an adsorption material. The carrier is a wood stick material with porous surface. The adsorption material is gold nanoparticles, and the adsorption material is attached to the porous channel of the carrier surface through van der Waals force. The solid phase microextraction probe prepared by the method has the advantages of simple process, fast, low preparation difficulty, convenient sampling and low cost. The solid phase microextraction probe prepared by the method has the advantages of strong enrichment ability and good reproducibility.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针及其应用
本专利技术属于环境分析化学领域，涉及一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针及其应用。
技术介绍
汞是一种对人类健康影响很大的持久性有毒污染物，上世纪50年代日本爆发“水俣病”危机后，汞的环境污染问题更是受到全球的极大关注。人体汞暴露主要来自于饮食汞污染水及汞污染鱼类。据报道，瑞典100,000个湖泊中约50％的汞水平超过了国际健康限定，导致当地政府建议孕妇不食用瑞典湖泊中的鱼类。可见，水体的汞污染监控十分重要，是对其进行环境评价以及有效治理的前提。进入水环境中的汞离子含量极低，但能够在微生物或光化学作用下转化为毒性及生物富集和放大能力更强的甲基汞，因此有必要发展一种快速检测水中痕量汞离子的方法。目前，原子荧光光谱和电感耦合等离子体质谱是汞检测的主要仪器手段，具有灵敏度高、选择性好等特点，但它们极其昂贵、体积庞大、需要配备专用载气、便携性差，因此不适合现场或野外应用。固相微萃取(SolidPhaseMicroextraction,SPME)是一种遵循绿色化学原理的样品前处理方法，具有操作简单、快速、灵敏、能与便携式仪器联用同时实现样品的采集、分离、浓缩与分析等特点，非常适合于水中汞的现场原位采样分析。目前SPME技术已被成功应用于环境、食品和生物样品中汞的分析。然而，由于商品化萃取头普遍存在成本高昂(约900元/支)，使用寿命有限(约100～300次)，且纤维涂层萃取能力下降后，萃取头不可更换，需整个萃取头报废，无法重复利用等缺点，严重限制了其在汞的日常环境监测中的应用。为此，国内外一些研究小组研制出了涂层材料吸附性能更高，探针制备成本更加低廉的新型SPME萃取纤维。其中，金纳米颗粒凭借其独特的物理化学特性，如高比表面积、汞齐化效应显著等，逐渐成为制备汞专用SPME探针的优选吸附材料。然而，实验中通常采用电镀、喷涂、气相沉积等技术在不锈钢或其它金属丝基质上形成金层，制备过程繁琐、耗时较长(需1～2小时)，制备成本高，在实际分析中此类汞专用SPME探针难以得到大规模推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针及其应用，该固相微萃取探针制备过程快速简单、性能优良，价格低廉、一次性使用，克服了交叉污染问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针，包括载体和吸附材料，所述的载体为表面多孔的木签材料，所述的吸附材料为金纳米颗粒，吸附材料通过范德华力附着于载体表面的孔道内。所述的木签载体材料的尖端直径为0.3～0.5mm。本专利技术还提供了一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针的制备方法，包括如下步骤：(1)采用硼氢化钠还原氯金酸制得纳米金溶液；(2)选取长为2～5cm、尖端直径为0.3～0.5mm的木签作为载体；(3)将步骤(2)所述的木签完全浸入步骤(1)制备的纳米金溶液中，保持1.0～20min，然后取出，室温下静置10～30min，即得到所述的纳米金修饰木签的固相微萃取探针。实际中，选取未经任何处理的商品化两头尖木牙签(长约5cm，直径约2mm，尖端处直径约0.5mm)，从中间折断，得到两段一头尖木牙签作为纳米金颗粒载体。本专利技术选取上述木牙签和纳米金颗粒分别作为支载介质和汞选择性吸附材料。首先通过物理浸泡的方法将纳米金颗粒嵌入到木签表面三维连通的孔道中，制备出一种成本低廉、稳定性好和富集能力强的适于水中汞顶空富集的纳米金修饰木签新型固相微萃取探针，然后对水中汞进行顶空萃取富集并通过与便携式测汞仪联用实现水中痕量汞的快速检测。优选地，步骤(1)所述的纳米金溶液的具体制备步骤如下：室温条件下，向氯金酸中加入超纯水和柠檬酸钠溶液搅拌5～10min后，向上述混合溶液中逐滴加入硼氢化钠溶液，加入硼氢化钠后的溶液逐渐从淡黄色最后变为酒红色，待加入硼氢化钠后的溶液变为酒红色后继续搅拌7～15min停止搅拌，即得到纳米金溶液。优选地，所述的硼氢化钠还原法制备的纳米金的浓度为150-200mg/L。本专利技术还提供了上述的纳米金修饰木签的固相微萃取探针的应用，具体应用于水样中汞离子的测定。本专利技术所提出的水样中汞离子的测定的方法非常适用于规模化现场应用场景，探针和便携式仪器操作使用方便，能够满足野外痕量水汞的便携应急监测需求，具有广阔的应用潜力和市场推广前景。优选地，水样中汞离子的测定包括如下步骤：(1)量取汞标准溶液或待测水样5.0～10.0mL于顶空瓶中，加入0.5～1.0mL质量分数为1％～10％的氯化亚锡溶液，并迅速拧紧顶空瓶盖；(2)将制取的固相微萃取探针刺穿所述的顶空瓶盖上的硅胶隔膜垫，所述的固相微萃取探针的木签载体暴露在顶空瓶外的长度为5.0～20mm，将顶空瓶以150～300r/min的振荡速度萃取5.0～30min；(3)取出在顶空瓶富集完毕的固相微萃取探针，进行汞离子的测定。优选地，步骤(3)的具体测定步骤为：取出在顶空瓶富集完毕的纳米金修饰木签的固相微萃取探针，将纳米金修饰木签的固相微萃取探针转移至便携式测汞仪热脱附模块的石英进样舟中，进行汞离子的测定，设置热脱附温度680℃～740℃，热脱附1min，气流流速0.8～1.2L/min，外标法定量。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用对汞具有超强结合能力的纳米金颗粒做吸附剂，并将其通过物理浸渍方式嵌入到商品化木质牙签表面的三维连通孔道中制成新型固相微萃取探针。采用顶空模式进行萃取，大大提高了对水中汞的富集效率和抗基质干扰能力。(2)本专利技术制备纳米金修饰木签固相微萃取探针的过程简单、快速、制备难度低、取材方便、成本低廉，通过所述方法制备得到的固相微萃取探针具有富集能力强、重现性好等特点。另外，本专利技术制备的固相微萃取探针一次性使用，随用随制，方便快捷，易于携带，同时还克服了汞在探针上残留等问题。(3)本专利技术制备的固相微萃取探针与便携式测汞仪联用，操作使用方便，可适用于水中汞的现场、快速、准确、便携应急监测，具有广阔的应用潜力和市场推广前景。附图说明：图1是实施例1中木牙签表面负载纳米金颗粒后的SEM图，A图为放大20倍下的SEM图，B图为放大100倍下的SEM图，C图为放大500倍下的SEM图；图2是实施例1中木牙签表面负载纳米金颗粒后的能谱图；图3是实施例4微萃取探针萃取条件的优化结果，a图为振荡速度对萃取效率的影响，b图为萃取温度对萃取效率的影响，c图为萃取平衡时间考察，d图为溶液pH和盐度对萃取效率的影响；图4是采用8根实施例1制备的固相微萃取探针与便携式测汞仪联用顶空萃取测定加标浓度为1μg/L汞标准溶液的原子吸收光谱图。具体实施方式下面结合具体实例，进一步阐明本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。除特别说明，本专利技术使用的试剂、原材料和仪器均能从公开商业途径获得。试剂：汞标准溶液(1000mg/L,NationalStandardMaterialCentreofChina,China)；氯金酸、柠檬酸钠、硼氢化钠、氯化亚锡(AladdinChemicalCo.,Ltd.,China)。原材料：木签(桦木牙签)。仪器：便携式汞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针，其特征在于，包括载体和吸附材料，所述的载体为木签材料，所述的吸附材料为金纳米颗粒，所述的吸附材料通过范德华力附着于载体表面的孔道内。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金修饰木签的固相微萃取探针，其特征在于，包括载体和吸附材料，所述的载体为木签材料，所述的吸附材料为金纳米颗粒，所述的吸附材料通过范德华力附着于载体表面的孔道内。2.一种权利要求1所述的纳米金修饰木签的固相微萃取探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用硼氢化钠还原氯金酸制得纳米金溶液；(2)选取长为2～5cm、尖端直径为0.3～0.5mm的木签作为载体；(3)将步骤(2)所述的木签完全浸入步骤(1)制备的纳米金溶液中，保持1.0～20min，然后取出，室温下静置10～30min，即得到所述的纳米金修饰木签的固相微萃取探针。3.根据权利要求2所述的纳米金修饰木签的固相微萃取探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的纳米金溶液的具体制备步骤如下：室温条件下，向氯金酸中加入超纯水和柠檬酸钠溶液搅拌5～10min后，向上述混合溶液中逐滴加入硼氢化钠溶液，加入硼氢化钠后的溶液逐渐从淡黄色最后变为酒红色，待加入硼氢化钠后的溶液变为酒红色后继续搅拌7～15min停止搅拌，即得到纳米金溶液。4.根据权利要求3所述的纳米金修饰木签的固相微萃取探针的制备方法，其特征在于，所述的硼氢化钠还原法制备的纳米金的浓度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏然，马旭，潘佳钏，雷永乾，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东,44