一种快速检测铬(Ⅲ)离子的纳米金比色法制造技术

本发明专利技术公开了一种快速检测铬(Ⅲ)离子的纳米金比色法。本发明专利技术以硼簇化合物作为还原剂和稳定剂制备出AuNPs‑B12H122‑溶胶，利用了纳米金溶胶具有高吸光系数的特点，将纳米金溶胶作为显色信号元件，调节pH和电解质的浓度后，即可快速、高效、特异性地检测出Cr3+。这种比色分析方法具有制备简单、无需纯化处理、无需进一步修饰、室温下可长时间保存、杂离子干扰度低、检测Cr3+的灵敏度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测铬(Ⅲ)离子的纳米金比色法
本专利技术属于分析化学领域，具体涉及一种以纳米金为信号元件，通过调节纳米金溶液的pH，以十二氢十二硼酸根([B12H12]2-)作为特异性识别元件检测水溶液中铬(Ⅲ)离子的化学比色法。
技术介绍
铬是地壳含量中分布较广的元素之一，它比在它以前发现的钴、镍、钼、钨都多。铬的常见化合物主要是+3、+6价。六价铬由于强的氧化性和毒性，且有很强的致突变作用，是公认的强致癌物，而三价铬的毒性仅次于六价铬。三价铬对人体的生理功能有很多作用：(1)三价铬是葡萄糖耐量因子的重要组成部分，不仅可以调节糖代谢、维持体内正常的耐量，而且还可以作用于葡萄糖代谢中的磷酸变位酶。淀粉可以在胰岛素和三价铬的共同作用下分解为葡萄糖，完成糖类的代谢。(2)三价铬会影响机体的脂质代谢，降低血液中的胆固醇和甘油三酯。(3)三价铬是核酸类的稳定剂，可以防止细胞内某些基因的突变，从而预防癌症。然而，大量的三价铬或者不同的铬化合物会对人体造成有害或者有致癌作用。另外，三价铬的含量对镀铬层的质量起到至关重要的作用，通过测定和控制三价铬的含量，不仅可以了解镀液的性能、溶液的导电性和阳极的状况等等，还能保证镀铬的正常进行。现在铬已经越来越多地应用到工业生产过程中，例如镀铬、染料和颜料制造、皮革鞣革和木材防腐等。目前，传统检测铬的方法主要有伏安法、原子吸收光谱法和表面等离子体场增强的共振光散射等(MarguiEetal.Appl.Spectrosc.2010(64):547-551；HanZQetal.Anal.Chem.2007(79):5862-5868；HosseiniMS,BeladorF.J.Hazard.Mater.2009(165):1062–1067；ChenHetal.Talanta.2010(81):176–179；XiangYetal.Analytica.Chimica.Acta.2007(581):132–136)。然而这些方法都有一些不可避免的缺点，例如需要借助于大型仪器、不能实时检测、在灵敏性和选择性方面有缺陷等。因此，随着铬越来越多地暴露在环境中，一种具有良好选择性的、灵敏的检测三价铬的方法就显得尤为必要。近几年随着纳米技术的迅猛发展，尤其是在重金属分离富集和检测中的运用，使得方便快捷地检测重金属离子成为了可能。研究表明随着纳米粒子的粒径以及聚集程度的变化，其表面等离子共振(SPR)吸收峰会发生改变，并伴随着显著的肉眼可见的颜色变化，这一变化可以通过紫外吸收的改变而进行定量评价，从而可以用于化学比色传感器识别重金属离子。蒋兴宇课题组利用二巯基琥珀酸修饰纳米金，当出现Cr3+时，纳米粒子表面的配合基与金属络合，使得分散的金纳米粒子聚集，溶液颜色发生肉眼可见的变化，检测限可以达到nM级别。这种方法选择性强，灵敏度高，但需要在纳米粒子表面进行修饰，过程复杂，操作困难，难以推广到实际应用中(X.Y.Jiang.DetectionofthenanomolarleveloftotalCr[(III)and(VI)]byfunctionalizedgoldnanoparticlesandasmartphonewiththeassistanceoftheoreticalcalculationmodels.Nanoscale,2015,7,2042–2049.)。所以发展一种更为方便快捷的纳米金检测铬的方法显得尤为必要。本课题组专利技术了一种利用硼簇化合物为还原剂和稳定剂原位还原氯金酸制备纳米金溶液，以纳米金为信号元件，通过调节溶液的pH，以十二氢十二硼酸根([B12H12]2-)作为特异性识别元件快速高效地检测水溶液中铬(Ⅲ)离子的化学比色法。与传统的比色法相比，本方法利用硼簇化合物直接原位生成纳米金，硼簇化合物作为保护剂可以使纳米金在溶液中稳定存在很长时间，且硼簇化合物对人体正常细胞无毒，并可以选择性地杀灭癌细胞(BarfhRF,SolowayAH,FairchildRG,BruggerRM.Cancer,1992,70(12):2995-3007；HawthorneMF.AngewandteChemieInternationalEdition,1993,32(7):950-984；CoderreJA,MorrisGM.RadiationResearch,1999,151(1):1-18；BarthRF,CoderreJA,VicenteM,BlueTE.ClinicalCancerResearch,2005,11(11):3987-4002.)，得到的纳米金溶液对pH和NaCl抗性强，无需进一步处理，原位得到的纳米金溶液即可用于铬(Ⅲ)离子的检测，检测限可以达到5nmol/L级别，具有很大的实际应用前景。硼簇化合物的结构以及铬(Ⅲ)离子诱导纳米金聚集的示意图如图1所示。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种检测水溶液中Cr3+的高效快捷的比色分析方法。该方法以纳米金为信号元件，以十二氢十二硼酸根([B12H12]2-)作为特异性识别元件检测Cr3+的存在和含量。为实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种快速检测Cr3+的纳米金比色法，包括以下步骤:(1)将十二氢十二硼酸盐溶液迅速加入氯金酸溶液中，搅拌均匀，得到酒红色的AuNPs-B12H122-溶胶；其中，加入的十二氢十二硼酸盐与氯金酸的摩尔比为0.1～1：1，所述的十二氢十二硼酸盐为Na2B12H12、K2B12H12、Cs2B12H12中的一种；AuNPs-B12H122-溶胶中纳米金的浓度为0.8～2.2nmol/L，纳米金的粒径为12±2nm；(2)将步骤(1)得到的AuNPs-B12H122-溶胶pH值调节至8～9；(3)向步骤(2)得到的溶胶中加入电解质，控制溶胶中电解质的浓度为50-120mmol/L；(4)向步骤(3)得到的溶胶中加入待测溶液，混匀，得到最终溶胶，静置10～20min，通过观察最终溶胶的颜色变化来判断Cr3+存在与否，或通过最终溶胶的紫外可见吸收光谱检测Cr3+的含量。步骤(2)中通过加入碱溶液调节AuNPs-B12H122-溶胶的pH值，碱溶液的加入量不超过AuNPs-B12H122-溶胶体积的4％。优选地，所述的碱溶液为NaOH溶液。步骤(3)中电解质通过溶液的形式加入，电解质溶液的加入量不超过AuNPs-B12H122-溶胶体积的15％。优选地，所述的电解质为NaCl。步骤(4)通过最终溶胶的紫外可见吸收光谱检测Cr3+的含量的方式为：先测得不同浓度Cr3+对应的紫外可见吸收光谱，然后使用吸光度比值E700/E531作为纵坐标，Cr3+的浓度作为横坐标，绘制Cr3+的标准曲线，通过最终溶液对应的吸光度比值，得到最终溶胶中Cr3+的浓度。本专利技术与传统的纳米金检测铬(Ⅲ)离子的方法相比，具有以下优点：1.本专利技术利用硼簇化合物直接原位生成纳米金，合成步骤简单，反应条件温和；2.本专利技术硼簇化合物稳定的纳米金溶胶非常稳定，在室温下可以保存很长时间；3.本专利技术合成的纳米金无需进行修饰即可用于铬(Ⅲ)离子的检测；4.本专利技术硼簇化合物对人体正常细胞无毒，并可以选择性地杀死癌细胞；5.本专利技术硼簇化合物稳定的纳米金溶胶对p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测Cr3+的纳米金比色法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将十二氢十二硼酸盐溶液迅速加入氯金酸溶液中，搅拌均匀，得到酒红色的AuNPs‑B12H122‑溶胶；其中，加入的十二氢十二硼酸盐与氯金酸的摩尔比为0.1～1：1，所述的十二氢十二硼酸盐为Na2B12H12、K2B12H12、Cs2B12H12中的一种；AuNPs‑B12H122‑溶胶中纳米金的浓度为0.8～2.2nmol/L，纳米金的粒径为12±2nm；(2)将步骤(1)得到的AuNPs‑B12H122‑溶胶pH值调节至8～9；(3)向步骤(2)得到的溶胶中加入电解质，控制溶胶中电解质的浓度为50‑120mmol/L；(4)向步骤(3)得到的溶胶中加入待测溶液，混匀，得到最终溶胶，静置10～20min，通过观察最终溶胶的颜色变化来判断Cr3+存在与否，或通过最终溶胶的紫外可见吸收光谱检测Cr3+的含量。

【技术特征摘要】
1.一种快速检测Cr3+的纳米金比色法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将十二氢十二硼酸盐溶液迅速加入氯金酸溶液中，搅拌均匀，得到酒红色的AuNPs-B12H122-溶胶；其中，加入的十二氢十二硼酸盐与氯金酸的摩尔比为0.1～1：1，所述的十二氢十二硼酸盐为Na2B12H12、K2B12H12、Cs2B12H12中的一种；AuNPs-B12H122-溶胶中纳米金的浓度为0.8～2.2nmol/L，纳米金的粒径为12±2nm；(2)将步骤(1)得到的AuNPs-B12H122-溶胶pH值调节至8～9；(3)向步骤(2)得到的溶胶中加入电解质，控制溶胶中电解质的浓度为50-120mmol/L；(4)向步骤(3)得到的溶胶中加入待测溶液，混匀，得到最终溶胶，静置10～20min，通过观察最终溶胶的颜色变化来判断Cr3+存在与否，或通过最终溶胶的紫外可见吸收光谱检测Cr3+的含量。2.根据权利要求1所述的快速检测Cr3+的纳米金比色法，其特征在于：步骤(2)中通过加入碱溶液调节AuNPs-B12H122-溶胶的pH值，碱溶液的加入量不超过AuNPs-B12H122-溶胶体积的4％。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，漆斌，周晓海，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42