一种基于氧化物纳米酶的试纸条检测铬(制造技术

本发明专利技术提供了一种基于氧化物纳米酶（Cu

【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化物纳米酶的试纸条检测铬(
Ⅵ
)离子的方法


[0001]本专利技术属于六价铬(
Ⅵ
)离子检测
，涉及到一种基于Cu
‑
CeO
2 NPs的试纸条的制备及其与智能手机结合检测铬(
Ⅵ
)离子的方法。

技术介绍

[0002]六价铬(Cr(VI))是众所周知的具有高可溶性和有毒的致癌物。据报道，摄入铬(VI)化合物与呼吸道癌症发病率和一些不良反应等有关。因此，美国环境保护署建议饮用水中Cr(VI)的浓度应小于0.1 mg
·
mL
‑1。但是，Cr(VI)在许多工业过程中被广泛使用，包括种植、染料和颜料制造、皮革鞣制和木材保存等方面。由于环境中Cr(VI)暴露的威胁日益增加，开发高灵敏和高选择性测定Cr(VI)的方法至关重要。环境样品中Cr(VI)的分析通常采用紫外可见分光光度法、发光法、原子发射光谱法、X射线荧光光谱法和原子吸收光谱法等。然而，这些方法通常是步骤复杂，需要昂贵的专用设备，而且原子吸收光谱法(AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法只能获得总铬的浓度信息。而比色法是极具吸引力的，因为它们可以很容易地用肉眼读出，具有简单快速和低成本的优势，且不需要任何复杂的仪器。但是简单的裸眼检测策略在实际使用中存在一些问题，如背景颜色干扰以及依靠裸眼比色易引起因对颜色的主观判断而使分析结果产生较大偏差等等。因此探索一种实时、快速、可视化的铬(
Ⅵ
)离子检测方法具有十分重要的意义。本专利技术将比色法与智能手机相结合，以颜色读取程序对颜色进行数值读取，通过将试纸条的颜色转换成数字化颜色信息消除裸眼比色分析方法中因主观颜色判断而引起的分析误差，提高了分析结果准确性。试纸条结合智能手机的目的在于解决现有铬(
Ⅵ
)离子检测方法操作繁琐、对专业设备和技术人员的依赖性、以及裸眼比色分析的主观误差的问题，具有明显的优势和商业化前景。
[0003]纳米模拟酶是一种基于纳米材料的人工酶系统，可通过模拟天然酶的催化位点等代替传统的生物酶。纳米酶具有优良的类酶活性，其活性还通过尺寸控制、掺杂和表面修饰等进行调节。在氧化铈纳米粒子中掺杂各种金属（碱金属元素、稀土元素和过渡金属元素等）通过提高表面Ce
3+
含量获得更高的催化效率。适当半径的阳离子取代部分铈元素时，铈晶格氧的活化程度提高，富氧空位相关的储氧能力增加，最终导致催化活性提高。因此，加入第二种过渡金属离子的二氧化铈体系比未掺杂的二氧化铈体系具有更高的催化活性。本专利技术中的铜与二氧化铈的协同作用，Cu
‑
CeO
2 NPs表现出良好的活性，在生物传感、实际样品检测分析及临床诊断中具有很大的实用价值和研究意义。然而，目前还没有基于Cu
‑
CeO
2 NPs的检测铬(
Ⅵ
)离子的方法的报道。
[0004]因此，基于Cu
‑
CeO
2 NPs发展一种检测铬(
Ⅵ
)离子的试纸条，并结合智能手机程序，实现实际样品中铬(
Ⅵ
)离子含量的测定是非常有意义的。

技术实现思路

[0005]针对现有铬(
Ⅵ
)离子检测方法的不足，本专利技术的目的是提供一种新型的检测水中铬(
Ⅵ
)离子浓度的方法，从而实现实际样品中实时、快速、可视化的铬(
Ⅵ
)离子检测。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于Cu
‑
CeO
2 NPs的试纸条结合智能手机检测铬(
Ⅵ
)离子的方法，所述铬(
Ⅵ
)离子检测试纸条的主要试剂具体配方为：缓冲溶液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
200微升，pH=3
‑
6显色试剂
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200微升，浓度1
‑
8微摩尔/升底物溶液
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200微升，浓度2
‑
14微摩尔/升催化剂
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200微升，浓度50
‑
500微克/毫升水
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不加或者适量。
[0007]所述缓冲溶液为醋酸
‑
醋酸钠缓冲溶液；所述的显色试剂为3,3',5,5'
‑
四甲基联苯胺（TMB）。
[0008]所述的底物溶液为H2O2溶液。
[0009]所述的催化剂为Cu
‑
CeO
2 NPs优选方案，所述铬离子检测试剂具体配方为：缓冲溶液
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200微升，pH=4.0显色试剂
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200微升，浓度4微摩尔/升底物溶液
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200微升，浓度10微摩尔/升催化剂
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200微升，浓度200微克/毫升将上述试剂溶液按照铬(
Ⅵ
)离子检测试剂具体体积配方比：底物溶液：显色试剂：缓冲溶液：催化剂=1：1：1：1混合后，滴8微升铬(
Ⅵ
)离子检测试剂在试纸上。将试纸条在60
ꢀ°
C 烘干，然后冷却至室温，备用。使用制备好的干燥试纸条结合智能手机检测铬(
Ⅵ
)离子的方法包括以下步骤：（1）将一系列铬(
Ⅵ
)离子标准溶液配成待测溶液，分别滴8微升到制备好的干燥的试纸条上，反应10 min后，在智能手机颜色读取应用程序ColorDetector的支持下，对试纸条颜色进行RGB 分析，获得R值。以铬(
Ⅵ
)离子浓度为横坐标，R值为纵坐标，建立铬(
Ⅵ
)离子检测的比色信号
‑
浓度标准曲线；（2）对实际液体样品进行处理，制成待测试剂，重复（1）中操作，得到实际样品的R值，代入铬(
Ⅵ
)离子检测的信号标准曲线，则可得出实际液体样品的铬(
Ⅵ
)离子浓度。
[0010]下面对本专利技术做进一步的解释和说明：本专利技术的原理依据为：过氧化物酶（POD）是一种高活性的酶，是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的酶。类POD活性是指能够模拟过氧化物酶催化活性的功能性纳米材料，它们在生物医学诊断、生物成像、抗菌和抗生物涂料等领域得到了广泛的关注和应用。在Cu
‑
CeO
2 纳米粒子的催化作用下，H2O2可以将 TMB氧化成 ox
‑
TMB，并伴随着明显的颜色变化。在 TMB、H2O2和Cu
‑
CeO
2 NPs的混合溶液中能发现在652 nm处ox
‑
TMB的特征峰。这表明在 H2O2存在下，Cu
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Cu
‑
CeO
2 NPs的试纸条结合智能手机检测铬(
Ⅵ
)离子的方法，其特征在于包括如下步骤：（1） 配制铬(
Ⅵ
)离子检测试剂以制备显色试纸条，所述检测试剂配方为：缓冲溶液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
pH=3
‑
6显色试剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
浓度1
‑
8微摩尔/升底物溶液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
浓度2
‑
14微摩尔/升催化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
浓度50
‑
500微克/毫升，水
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不加或者适量；所述缓冲溶液为醋酸
‑
醋酸钠缓冲溶液；所述的显色试剂为3,3',5,5'
‑
四甲基联苯胺（TMB）；所述的底物溶液为H2O2；所述的催化剂为Cu
‑
CeO
2 NPs；（2）将适量铬(
Ⅵ
)离子检测试剂滴到上述滤纸上，烘干后，冷却至室温（可将试纸条干燥10h并真空保存备用）；（3）将干燥后的滤纸裁成圆片，抽真空保存；（4）将一系列标准铬(
Ⅵ
)离子溶液配成待测试剂，分别滴加8微升待测液于制好的试纸条上，反应10min后，在智能手机颜色读取应用程序ColorDetector的支持下，对试纸条颜色进行RGB分析，以铬(
Ⅵ
)离子浓度为横坐标，R值为纵坐标，建立铬(
Ⅵ
)离子检测的信号标准曲线；（5）对实际液体样品进行处理，制成待测试剂，重复（4）中操作，得到实际样品的R值，代入铬(
Ⅵ
)离子检测的比色信号标准曲线，得出实际液体样品的铬(
Ⅵ
)离子浓度。2.根据权利要求1所述的配制铬(
Ⅵ
)离子检测试剂以制备显色试纸条的方法，所述检测试剂特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美玲，龚琳，李睿媌，张佳男，朱雨，樊优，赵文应，张友玉，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：