一种纳米金比色传感器的制备方法、其制备的传感器及应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米金比色传感器的制备方法、其制备的传感器及应用，目的在于解决现有ICP、AAS、AFS等用于铬离子检测的方法大多存在样品保存条件严格、分析方法成本高、分析时间长、操作专业性强等缺陷的问题。本发明专利技术以金盐为金纳米粒子来源，以氮川三乙酸三钠同时作为还原剂与配体，在金盐溶液沸腾的条件下进行反应，得到稳定、水溶性的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。本发明专利技术的传感器具有便于携带、灵敏度高、选择性强、稳定性好等一系列优点，能够实现对Cr6+的快速检测，具有检测速度快、灵敏度高等优点，具有广阔的应用前景和较高的市场应用价值。

Method for preparing nano gold colorimetric sensor, sensor and application thereof

The invention discloses a gold nanoparticle colorimetric sensor preparation method, its preparation and application of sensor, the purpose is to solve the existing ICP, AAS, AFS and other methods for detection of chromium ions are sample storage condition strictly, analysis method of high cost, long analysis time, operation professional etc. the problem. The present invention in gold to gold nanoparticles to Sichuan nitrogen sources, three acetic acid three sodium as reductant and ligand, the reaction in gold salt solution boiling conditions are stable, gold nanoparticles water soluble nitrogen Sichuan three acetic acid three sodium modified colorimetric sensor. The sensor has a series of advantages of portability, high sensitivity, high selectivity, good stability, can achieve rapid detection of Cr6+, with high detection speed, high sensitivity, and has wide application prospect and high application value in the market.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境科学、检验化学及分析化学领域，具体为一种纳米金比色传感器的制备方法、其制备的传感器及应用。本专利技术提供一种用于六价铬离子的快速灵敏、可视化检测分析的传感器及其应用，其具有较好的效果。
技术介绍
铬离子作为人体所必须的一种微量元素，其在肌体的糖代谢和脂代谢中发挥特殊作用。铬离子常见的价态为三价和六价，环境中的三价铬与六价铬会互相转化；六价铬在还原剂存在的情况下，可以被还原成三价铬。微量的三价铬对人体有益，但过量的三价铬进入生物体，将产生毒性。同时，三价铬有致畸作用。三价铬离子和六价铬离子对人体都有害，但六价铬的毒性比三价铬要高100倍，是强致突变物质，可诱发肺癌和鼻咽癌。目前，常用的铬离子检测分析仪器主要有电耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、原子吸收(AAS)和原子荧光吸收(AFS)等。但前述检测方法大多存在样品保存条件严格、分析方法成本高、分析时间长、操作专业性强等缺点。因此，开发操作简单、携带方便、成本低廉的快速检测技术十分必要。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有ICP、AAS、AFS等用于铬离子检测的方法大多存在样品保存条件严格、分析方法成本高、分析时间长、操作专业性强等缺陷的问题，提供一种纳米金比色传感器的制备方法、其制备的传感器及应用。本专利技术以金盐为金纳米粒子来源，以氮川三乙酸三钠同时作为还原剂与配体，在金盐溶液沸腾的条件下进行反应，得到稳定、水溶性的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。本专利技术的传感器具有便于携带、灵敏度高、选择性强、稳定性好等一系列优点，能够实现对Cr6+的快速检测，具有检测速度快、灵敏度高等优点，具有广阔的应用前景和较高的市场应用价值。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种纳米金比色传感器的制备方法，包括如下步骤：先将金盐溶液加热至沸腾，再在搅拌下加入氮川三乙酸三钠溶液，加热回流10～50min后，停止加热，继续搅拌至溶液冷却至室温，得到酒红色溶液，即得氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。所述金盐溶液中金盐与氮川三乙酸三钠的摩尔比为1:2～8。先将金盐溶液加热至沸腾，再在磁力搅拌下加入氮川三乙酸三钠溶液，加热回流20min后，停止加热，继续搅拌至溶液冷却至室温，得到酒红色溶液，即得氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。将制备的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器避光、常温保存，备用。所述金盐包括氯化金、氯化亚金、氯金酸、三水合氯金酸、四水合氯金酸、二水合氯金酸钾、二水合氯金酸钠中的一种或多种。前述制备方法所制备的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。该传感器的紫外可见最大吸收峰为510～550nm，粒径为10～100nm。前述传感器在六价铬离子检测中的应用。包括如下步骤：向被测液中加入与被测液体积相同的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器溶液，再向其中加入缓冲液，调节溶液pH值至3～7，摇匀后静置5～60min，若溶液颜色由红色变为蓝紫色，则待测样品溶液中含有Cr6+，且溶液中Cr6+浓度大于或等于500nM；若溶液颜色发生变化，但并未由红色变为蓝紫色，说明待测溶液中Cr6+浓度小于500nM；若溶液颜色没有变化，说明溶液中没有Cr6+，或溶液中Cr6+浓度未达到可视化检测限。包括如下步骤：(1)配置一份不含Cr6+的水溶液，作为空白对照液；取一份待测样品溶液，作为被测液；(2)向空白对照液中加入与空白对照液体积相同的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器溶液，再向其中加入缓冲液，调节溶液pH值至3～7，形成第一混合液；向被测液中加入与被测液体积相同的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器溶液，再向其中加入缓冲液，调节溶液pH值至3～7，形成第二混合液；(3)以第一混合液为参照，观察第二混合液的颜色，若第二混合液的颜色相对第一混合液的颜色发生变化，则被测液中存在Cr6+，若二混合液的颜色相对第一混合液的颜色未发生变化，则被测液中不存在Cr6+；或所述步骤(3)中，以第一混合液为参照，对比第二混合液与第一溶液的紫外可见吸收强度、峰值，若第二溶液相对第一混合液的紫外可见吸收强度、峰值发生变化，则被测液中存在Cr6+，若第二溶液相对第一混合液的紫外可见吸收强度、峰值未发生变化，则被测液中不存在Cr6+。所述步骤1中，空白对照液与被测液的体积相同。所述缓冲液包括甘氨酸-盐酸缓冲液、邻苯二甲酸-盐酸缓冲液、磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液、磷酸盐缓冲液中的一种或多种。对六价铬离子进行定性测量，包括如下步骤：(a)配置一组相同浓度差的六价铬盐的水溶液；(b)取氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器溶液，分别加入等体积、不同浓度的六价铬盐水溶液中，并向其中加入缓冲液调节pH值＝3～7，混合均匀后静置5min-60min，分别测定紫外可见吸收光谱，以lg(A1/A0)为纵坐标，Cr6+浓度为横坐标，绘制标准曲线；(c)测定待测样品溶液的紫外可见吸收光谱，通过标准曲线确定待测样品溶液中Cr6+的含量。所述六价铬盐包括铬酸锂、铬酸钠、铬酸钾、氯铬酸钾、铬酸铵、铬酸铜、铬酸镁、铬酸钙、铬酸锌、重铬酸钠、重铬酸钠水合物、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸钙、重铬酸锌中的一种或多种。为了实现上述技术目的，专利技术人在长期的理论以及实验研究过程中，研发了一种纳米金比色传感器，具体为一种氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。该传感器采用水热法制备，先将金盐溶液加热至沸腾，在磁力搅拌下加入氮川三乙酸三钠溶液，加热回流10～50min后停止加热，继续搅拌到溶液冷却至室温，得到酒红色溶液，即氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器(NTA-AuNPs)，避光常温保存备用。其中，氯金酸与氮川三乙酸三钠的摩尔比为1:2～8。所制备的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器紫外可见最大吸收峰为510～550nm，粒径10～100nm。其中，金盐溶液中的金盐选自氯化金、氯化亚金、氯金酸、三水合氯金酸、四水合氯金酸、二水合氯金酸钾、二水合氯金酸钠。本专利技术的传感器以金盐为金纳米粒子来源，以氮川三乙酸三钠同时作为还原剂与配体，在金盐溶液沸腾的条件下进行反应，得到稳定的水溶性的纳米金比色传感器。纳米金比色检测的理论基础是利用其SPR性能，纳米金颗粒的特征等离子体吸收峰在510-550nm处，随着粒子尺寸的增加或粒子间距的减小，吸收峰的位置发生红移。纳米金在宏观上体现为溶液具有鲜亮的红色，当金纳米颗粒聚集到一定的程度，溶液的颜色就会发生明显的变化，由原来的红色变为蓝紫色。而本专利技术正是利用金属离子与纳米金修饰基团的特异性结合，导致纳米金的聚集或解聚并发生颜色的变化来达到检测的目的。取上述方法制备的纳米金比色传感器，将相同体积的待测样品加入其中，摇匀后加入缓冲液调节其pH(pH范围：3～7)，静置(时间范围：5min～1h)，观察混合液的颜色变化或检测混合液的紫外可见吸收光谱的变化，可以对Cr6+进行定性定量分析，检测限可达100nM(1×10-7M)。与传统方法相比，本专利技术的制备方法具有简单易行、重复性好的优点；在反应过程中，氮川三乙酸三钠同时作为还原剂与配体，在还原金盐的同时稳定金纳米粒子，所得的产物无需进行进一步纯化，可直接用于下一步操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米金比色传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将金盐溶液加热至沸腾，再在搅拌下加入氮川三乙酸三钠溶液，加热回流10~50min后，停止加热，继续搅拌至溶液冷却至室温，得到酒红色溶液，即得氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金比色传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将金盐溶液加热至沸腾，再在搅拌下加入氮川三乙酸三钠溶液，加热回流10~50min后，停止加热，继续搅拌至溶液冷却至室温，得到酒红色溶液，即得氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。2.根据权利要求1所述纳米金比色传感器的制备方法，其特征在于，所述金盐溶液中金盐与氮川三乙酸三钠的摩尔比为1:2～8。3.根据权利要求1-2任一项所述纳米金比色传感器的制备方法，其特征在于，所述金盐包括氯化金、氯化亚金、氯金酸、三水合氯金酸、四水合氯金酸、二水合氯金酸钾、二水合氯金酸钠中的一种或多种。4.采用前述权利要求1-3任一项所述制备方法所制备的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器。5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，该传感器的紫外可见最大吸收峰为510～550nm，粒径为10～100nm。6.前述权利要求4或5所述传感器在六价铬离子检测中的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：向被测液中加入与被测液体积相同的氮川三乙酸三钠修饰的纳米金比色传感器溶液，再向其中加入缓冲液，调节溶液pH值至3~7，摇匀后静置5~60min，若溶液颜色由红色变为蓝紫色，则待测样品溶液中含有Cr6+，且溶液中Cr6+浓度大于或等于500nM；若溶液颜色发生变化，但并未由红色变为蓝紫色，说明待测溶液中Cr6+浓度小于500nM；若溶液颜色没有变化，说明溶液中没有Cr6+，或溶液中Cr6+浓度未达到可视化检测限。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：（1）配置一份不含Cr6+的水溶液，作为空白对照液；取一份待测样品溶液，作为被测液；（2）向空...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德顺，赵鹏翔，魏建宇，岳国宗，朱婧，杨晓娇，常凤雯，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51