本发明专利技术公开了一种快速检测多种单一金属离子的检测试剂及其制备和应用。检测试剂为含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或水溶性纳米银粒子溶液；制备方法包括将金盐和/或银盐溶于去离子水，依次加入含有溴或氯元素的表面活性剂和还原剂，混合均匀制得含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或水溶性纳米银粒子溶液，再加入含硫和氮元素的化合物，混合均匀制得检测试剂；应用该试剂可以快速检测多种单一金属离子。本发明专利技术公开的试剂成本低廉，便于携带，制备方法简单易行，重复性好，可快速检测多种单一金属离子。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分析化学和环境监测分析领域，特别涉及一种快速检测多种单一金属离子的检测试剂及其制备和应用。
技术介绍
通常所说的污染环境的重金属离子主要是指生物毒性显著的铬离子、镉离子、铅离子和汞离子，也指具有一定毒性的锌离子、铜离子、钴离子、镍离子和锰离子。稀有金属离子，通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属离子，包括钒离子、钨离子、钯离子、锆离子、铪离子、钥离子、铌离子、钽离子、锑离子、铊离子、钛离子、锡离子、铟尚子、铼尚子和镓尚子。上述金属离子污染环境具有以下特点(I)水体中的上述金属污染离子可在微生物作用下转化为毒性更强的金属离子化合物，如汞离子的甲基化作用；(2)生物从环境中摄取上述金属污染离子可以通过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千上万倍地富集起来，人体在摄取食物的同时将金属离子带入体内，金属离子在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康；(3)天然水体中微量的上述金属污染离子即可产生毒性，一般金属污染离子产生毒性的最低摩尔浓度范围大约在10-6 10-5mol/L之间，毒性较强的重金属污染离子如汞、镉离子等产生毒性的最低摩尔浓度范围在5X 10_9 10_7mol/L之间。上述重金属污染离子造成的危害，分述如下铬离子Cr3+和Cr6+对人体健康都有害，均有致癌作用。一般认为Cr6+的毒性强，更易被人体吸收，而且可在体内蓄积，Cr6+的毒性比三价铬Cr3+要高100倍，是强致突变物质，可诱发肺癌和鼻咽癌，Cr3+有致畸作用。镉离子可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉离子被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积在肝、肾中，特别是促使骨骼的代谢受阻，会造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状，日本发生的骨痛病，就是由镉金属污染离子引起的。铅离子主要损害骨髓、造血系统和神经系统，影响儿童智力。汞离子毒性最大，损害脑组织，汞离子与体内含巯基最多的物质如蛋白质和参与体内物质代谢的重要酶类(如细胞色素氧化酶、琥珀酸脱氢酶和乳酸脱氢酶等)相结合，使蛋白质、酶失去活性，危害人体健康。日本发生的水俣病是由汞污染离子引起的。锌离子用锌离子污染的水灌溉农田对农作物特别是对小麦生长的影响较大，会造成小麦出苗不齐，分蘖少，植株矮小，叶片发生萎黄，过量的锌离子还会使土壤酶失去活性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用减弱，锌离子在土壤中的富集，必然导致在植物体内的富集，这种富集不仅对植物，而且对食用这种植物的人和动物都有危害。铜离子对水生生物的毒性很大，曾发生铜离子污染引起水生生物的急性中毒事件；在海岸和港湾地区，还曾发生铜离子污染引起牡蛎肉变绿事件。钴离子人或动物长期饮用被钴离子污染的水，钴离子将会产生副作用，使人或动物患上各种各样的疾病,如厌食、脸部发红、血管扩张、心率加快、贫血、心肌病等。镍 离子是一种潜在的危害物。锰离子损害神经、毒害生殖、肝脏与肺等器官。近几年我国频发上述重金属污染离子危害人体健康事件，据环境保护部统计，2009年环保部接报的12起重金属离子污染事件，致使4035人血铅超标，182人镉超标，引发32起群体事件，2010年我国发生了 14起上述重金属离子污染事件，其中有9起是血铅超标事件，2011年8月，云南一化工厂发生铬离子污染致数万立方水水质变差、牲畜接连死亡事件。另外，因称有金属尚子(f凡、鹤、钮、错、給、钥、银、组、铺、铭、钦、锡、钢、鍊、砸、嫁尚子)在自然界中含量较少，应及时发现并提取，使之用于制造特种钢、超硬质合金、耐高温合金等，并进一步用于电气工业、化学工业、陶瓷工业、原子能工业及火箭技术方面。目前，检测上述金属离子的仪器设备有电耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、原子吸收光谱仪(AAS)和原子荧光吸收光谱仪(AFS)等。但是这些仪器价格昂贵、设备笨重不便于携带，不能实时实地检测环境样品中的上述金属离子，样品制备步骤复杂。资金缺乏、技术不成熟或条件不具备的单位或个体无法采用上述昂贵仪器设备检测上述金属离子，导致上述重金属污染离子含量超标的环境水被饮用或上述稀有金属离子被浪费。为了避免上述重金属离子对环境水造成污染，或减少环境中稀有金属离子的浪费，需要做到单位或个人能实时实地检测环境样中是否含有上述金属离子。见诸于报道的现有的金属离子的检测方法也较多，如中国专利ZL201010194041. 0中公开的一种金属离子的检测方法，基于金纳米粒子-硫化物体系，利用金纳米粒子与硫化物的水解产物以及被检测金属离子的相互作用，或者金纳米粒子与巯基化合物以及被检测金属离子的相互作用，引起金纳米粒子表面等离子体的共振吸收发生变化，从而导致金纳米粒子颜色和紫外可见吸收强度发生变化。直接通过肉眼或简单器设备判别溶液颜色的变化，即可快速地检测溶液体系中的被检测金属离子，该方法主要适用于Hg2+、Cd2+、Co2+等毒性离子的检测，适用范围较窄。化工制药等工厂某些生产工艺中可以明确知道仅含有一种金属离子，快速检测是否含有这种金属离子，需要研制出一种快速实用的可以检测多种单一金属离子的检测试齐U，检测溶液中是否含有重金属污染离子(铬、镉、铅、汞、锌、铜、钴、镍、锰离子)和稀有金属尚子(f凡、鹤、钮、错、給、钥、银、组、铺、铭、钦、锡、钢、鍊、嫁尚子)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种快速检测多种单一金属离子的检测试剂，该检测试剂可以快速检测水溶液中多种单一重金属污染离子或多种单一稀有金属离子，成本低廉，便于携带，制备各易，使用方便。本专利技术还提供了一种快速检测多种单一金属离子的检测试剂的制备方法，工艺简单，操作方便。一种快速检测多种单一金属离子的检测试剂，为含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金或纳米银粒子溶液。本专利技术，含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子和/或含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米银粒子简称功能化纳米金和/或功能化纳米银。所述的检测试剂中含硫和氮元素的化合物与水溶性纳米金粒子溶液中的纳米金粒子通过金硫键(Au-S)结合将含硫和氮元素的化合物修饰在纳米金粒子表面；和/或，含硫和氮元素的化合物与水溶性纳米银粒子溶液中的纳米银粒子通过银硫键(Ag-S)结合将含硫和氮元素的化合物修饰在纳米银粒子表面。检测试剂用于检测水溶液中的金属离子时，金属离子(M+)与检测试剂中的氮通过络合键(M+-N)结合，该络合键(M+-N)的形成造成分散的功能化纳米金和/或功能化纳米银团聚，从而造成检测试剂与被检测金属离子水溶液混合后，混合液的颜色及紫外可见吸收出现特定变化。所述的含硫和氮元素的化合物(简称功能性化合物)选用双硫腙、L-胱氨酸、L-甲硫氨酸、L-胱氨酸盐酸盐、L-半胱氨酸、L-半胱氨酸盐酸盐、硫代氨基脲、硫脲、N-苯基硫脲、硫代二苯胺、DL-蛋氨酸、L-蛋氨酸乙脂盐酸盐、羧苄青霉素钠、D-蛋氨酸、DL-乙硫胺酸、L-乙硫胺酸、N-乙酰-DL-蛋氨酸、丁硫胺酸-亚砜亚胺、扑草净、丙硫氧嘧啶、2-巯基乙胺、硫普罗宁、2-巯基苯并咪唑中的一种或两种以上。所述的含有溴或氯元素的表本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种快速检测多种单ー金属离子的检测试剂，其特征在于，为含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米银粒子溶液。2.如权利要求I所述的快速检测多种单ー金属离子的检测试剂，其特征在于，所述的含硫和氮元素的化合物为双硫腙、L-胱氨酸、L-甲硫氨酸、L-胱氨酸盐酸盐、L-半胱氨酸、L-半胱氨酸盐酸盐、硫代氨基脲、硫服、N-苯基硫脲、硫代ニ苯胺、DL-蛋氨酸、L-蛋氨酸こ脂盐酸盐、羧苄青霉素钠、D-蛋氨酸、DL-こ硫胺酸、L-こ硫胺酸、N-こ酰-DL-蛋氨酸、丁硫胺酸-亚砜亚胺、扑草净、丙硫氧嘧啶、2-巯基こ胺、硫普罗宁、2-巯基苯并咪唑中的ー种或两种以上； 所述的含有溴或氯元素的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、双十六烷基ニ甲基溴化铵、十四烷基ニ甲基苄基氯化铵、十六烷基ニ甲基こ基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基ニ甲基节基氯化铵中的ー种或两种以上。3.如权利要求I或2所述的快速检测多种单ー金属离子的检测试剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将水溶性金盐和/或水溶性银盐溶于去离子水，加入含有溴或氯元素的表面活性剂和还原剂，混合均匀，制得含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米银粒子溶液； (2)在含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米银粒子溶液中，加入含有硫和氮元素的化合物，混合均匀，制得含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳米金粒子溶液和/或含硫和氮元素的化合物修饰的并且含有溴或氯元素的表面活性剂修饰的水溶性纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱国，冷玉敏，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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