本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种利用紫外分光光度法测定C60稳定分散水溶液浓度的方法。
背景技术：
自1985年被发现以来，C60因其独特的微纳结构和优良的力学、电光学和化学性能而备受关注。目前已成为电子、化工、冶金、宇航、军事、环境保护、医学和生物工程等众多领域被广泛研究和应用的新型纳米材料。但C60具有极强的憎水性和极低的溶解度（<10-12g/L），不易在水中均匀分布，从而限制了其在多个领域的应用。鉴于此，多种制备C60稳定分散水溶液的技术已被开发出来。这些方法主要可分为两类：（1）溶剂替换法，即先将C60溶解于有机溶剂（如，甲苯、苯、四氢呋喃等）中，再与超纯水混合，后将混合液中的有机溶液去除，得到C60稳定分散水溶液；（2）延时搅拌法，即将C60粉末直接投加于超纯水中，搅拌足够长的时间（一般为数周）后过滤去除剩余的C60固体，得到C60稳定分散水溶液。另一方面，未来C60及其稳定分散水溶液的大规模应用，也可能使其在生产、运输和使用等环节泄露进入水体，并稳定存在于水环境中，产生潜在的环境风险。因此，以C60稳定分散水溶液为对象，开展关于C60在水中环境行为和生态环境效应的研究也成为当前环境科学领域的研究热点。而稳定分散水溶液中C60浓度的定量分析，则是其应用及相关领域科学研究的基础。ChenKL等人(Langmuir，2006，AggregationandDepositionKineticsofFullerene(C60)Nanoparticles)采用总有机碳（TOC）分析仪通过高温氧化的方法测定由溶剂替换方法制备的C60稳定分散水溶液中的浓度。但该方法在测定过程中，可能将制备过程中未完全去除、仍吸附在C60上的有机溶剂同时氧化形成TOC，使得测定结果偏高；同时测定时所需样品量较大。ChenZ等人(EnvironmentalToxicologyandChemistry，2008，QuantificationofC60fullereneconcentrationsinwater)采用液相色谱/质谱（LC/MS）联用的方法测定C60稳定分散水溶液的浓度。但该方法在测定过程中，使用了昂贵的大型仪器—LC/MS联用仪，且预处理过程中涉及复杂的固相萃取（SPE）操作。刘信勇等人（中国科技论文在线，2009，人工碳纳米材料悬浊液的制备及其浓度测定方法）采用重量法测定C60稳定分散水溶液的浓度。但该方法：（1）以过滤分离配制过程中的不溶物、并恒重测定质量差的方法为基础，在溶剂替换法制备稳定分散水溶液过程中不适用；（2）通常情况下，延时搅拌法制备的分散水溶液中C60含量很低（约为1～2mg/L左右），繁琐的过滤、恒重过程，易引入外源误差，使得测定的准确度和精密度难以得到保障。LyonDY等人（EnvironmentalScience&Technology，2006，Antibacterialactivityoffullerenewatersuspensions:effectsofpreparationmethodandparticlesize）利用C60易溶于甲苯，及C60甲苯溶液在紫外波长下具有特征吸收峰（334～336nm）的特性，采用紫外分光光度法测定C60稳定分散水溶液的浓度。该方法便捷、快速，无需昂贵的大型仪器，可满足大批量样品的常规检测需要，已成为目前C60稳定分散水溶液最为常用的浓度测定方法。但该方法操作过程中只进行1次萃取，各类试剂投加剂量比并未最优化，且仅采用振荡的形式进行，难以保证C60完全萃取进入有机相，因而存在测定结果偏低和精密度差的问题。此外，该方法中选用高氯酸镁为C60萃取过程的脱稳剂，该药剂为强氧化剂，可助燃，并对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激作用，使得测定过程存在一定安全风险。
技术实现要素：
针对目前缺少快速、便捷、准确的C60稳定分散水溶液浓度测定方法的现状，本发明提供一种方法，可以高效、准确的测定稳定分散水溶液中C60的浓度，从而促进C60在各领域的深入应用及其在水中环境行为的研究。为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：一种测定C60稳定分散水溶液浓度的方法，步骤如下：1）标准曲线的建立：配制不同浓度的C60—甲苯标准溶液，在紫外光波长为334～336nm处测定各浓度C60—甲苯标准溶液吸光度，对浓度值和对应吸光度值进行线性回归，得到标准曲线；2）取待测C60稳定分散水溶液，加入氯化钙溶液和甲苯，三者体积比为1:（0.5~1）:（0.5~2）；密封，超声分散10～15min形成白色乳状液，再置于振荡器上，快速振荡，静置得到清澈透明双层溶液，上层有机相为萃取C60后的甲苯溶液，下层为水相；然后置于-20℃条件下冷冻30～60min，使水相完全凝结为固态，而上层有机相保持液态；将上层有机相溶液完全吸出，在波长334～336nm处测定吸光度，对照标准曲线计算出C60浓度；3）待步骤2）水相融化后，加入与步骤2）相同体积的甲苯，重复萃取和测定过程，得第2次萃取所得待测稳定分散水溶液中C60浓度；将两次萃取所得稳定分散水溶液中C60浓度相加，即得待测C60稳定分散水溶液最终测定浓度。所述氯化钙溶液浓度为0.1moL/L。所述待测C60稳定分散水溶液，氯化钙溶液和甲苯的三者体积比为1:1:1。所述振荡速度为300r/min，振荡时间为30min。所述超声分散时间为15min。有益效果：本发明提供了一种测定C60稳定分散水溶液浓度的方法，通过此方法可以准确地测定各种方法制备的C60稳定分散水溶液的含量。本方法测定包括甲苯萃取和紫外波长下吸光度测定等主要步骤，操作简便、快速，无需昂贵的大型仪器，可进行批量测定；在萃取过程中引入了超声分散的步骤，使萃取过程更为迅速、完全；采用氯化钙为脱稳剂，改善了测定操作过程的安全性；提供了萃取过程各种试剂最优配比，并对样品进行2次萃取测定浓度，以浓度和为最终浓度值，减少了萃取不完全带来的误差，精密度、准确度高，是一种测定C60稳定分散水溶液浓度的有效方法，可促进C60在各领域的深入应用及其在水中环境行为的研究。附图说明图1.采用Cary50型紫外-可见分光光度计，在波长335nm处建立的C60—甲苯标准溶液标准曲线。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。（1）称取50mg纳米高纯C60（≥99.9%）粉末，与适量甲苯混合，置于摇床中震荡12h，确保C60完全溶解，然后转入500mL容量瓶中，定容并混合均匀，得到浓度为100mg/L的C60—甲苯标准储备液。（2）分别量取0.125mL、0.25mL、0.5mL、1mL、1.25mL、2.5mL和5mL的浓度为100mg/L的C60—甲苯标准储备液加入到25mL比色管中，并用甲苯将各比色管定容至25mL刻度处。则得到一系列的C60—甲苯标准溶液，其C60浓度依次为0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L、5mg/L、10mg/L和20mg/L。（3）采用Cary50型紫外-可见分光光度计，在紫外光波长335nm（特征峰）处分别测定各个浓度C60—甲苯标准溶液的吸光度，根据浓度和对应的吸光度值进行线性拟合（如图1所示），得工作曲线y=16.832x-0.0652；式中，x为C60—甲苯溶液在335nm处的吸光度，y为C60浓度。（4）取待测的C60稳定分散水溶液4mL于玻璃瓶中，加入0.1moL/L氯化钙溶液4mL和甲苯4mL，使C60稳定分散水溶液、氯化钙溶液和甲苯的体积比为1:1:1，迅速密封后混合。（5）将盛有混合液的玻璃瓶置于超声波振荡器中超声分散15min，使溶液变为白色乳状液，然后置于振荡器上，以300r/min快速振荡30min，静置10min后得清澈透明双层溶液。（6）将盛有分层溶液的玻璃瓶置于-20℃条件下冷冻60min，使小瓶内水相完全冰冻凝结为固态，而上层含有C60的甲苯相仍保持液态；将上层有机相完全吸出，测定335nm处测定紫外吸光度，并与标准曲线对照，可以得到稳定分散水溶液中C60浓度，记为C1。（7）待第1次萃取水相融化后，加入与步骤（4）中相同体积甲苯，并重复步骤（5）、步骤（6）中相同的萃取和测定过程，可得第2次萃取所得待测稳定分散水溶液中C60浓度，记为C2。（8）将两次萃取所得浓度相加，即得待测稳定分散水溶液中C60最终测定浓度C，即C=C1+C2。实施例1用本发明测定溶剂替换法制备C60稳定分散水溶液的浓度。以采用溶剂替换法制备的C60稳定分散水溶液为测定对象，取平行样品5份，分别按上述实施方式中步骤（4）—步骤（8）操作，测定结果见表1。由表可知，本发明提出方法测定溶剂替换法制备的样品所得结果偏差很低，具有较好的精密度。表1样品号12345平均值标准偏差相对标准偏差测定值mg/L7.4717.4267.3837.4627.3917.4270.0400.5%实施例2用本发明测定延时搅拌法制备C60稳定分散水溶液的浓度。以采用延时搅拌法制备的C60稳定分散水溶液为测定对象，按上述实施方式中步骤（4）—步骤（8）操作，测定结果见表2。由表可知，本发明提出方法测定延时搅拌法制备的样品所得结果偏差很低，具有较好的精密度。表2样品号12345平均值标准偏差相对标准偏差测定值mg/L1.8281.8831.9021.8251.9101.8700.0412.2%实施例3采用本发明提出方法步骤（1）—步骤（6），以溶剂替换法制备的C60稳定分散水溶液为测定对象，加入与步骤（4）中不同体积比的氯化钙和甲苯，使萃取过程中C60稳定分散水溶液、氯化钙溶液和甲苯的体积比为1:1:1、1:0.5:1、1:1:0.5、1:1:2，每种方法取平行样品5份，萃取1次，测定结果见表3。根据测定结果，选取萃取最佳的C60稳定分散水溶液、氯化钙溶液和甲苯的体积比1:1:1，萃取较完全，所得结果偏差小，方法精密度高，且萃取剂耗用量不高。表3比例样品号12345平均值标准偏差相对标准偏差1:1:1测定值mg/L6.7156.6636.7226.7416.8316.7340.0610.9%1:0.5:1测定值mg/L6.3266.3346.4726.4216.4726.4050.0711.1%1:1:0.5测定值mg/L6.4516.4466.5176.6056.4236.4880.0741.1%1:1:2测定值mg/L6.6896.6636.7566.7626.8136.7370.0600.9%实施例4采用本发明提出方法，以溶剂替换法制备的C60稳定分散水溶液为测定对象，根据实施例中的步骤（6），将盛有分层溶液的玻璃瓶置于-20℃条件下冷冻60min，使小瓶内水相完全冰冻凝结为固态，而上层含有C60的甲苯相仍保持液态；将上层有机相完全吸出，测定335nm处测定紫外吸光度，并与标准曲线对照，可以得到稳定分散水溶液中C60浓度，记为C1。待第1次萃取水相融化后，加入与步骤（4）中相同体积甲苯，并重复步骤（5）、步骤（6）中相同的萃取和测定过程，可得第2次萃取所得待测稳定分散水溶液中C60浓度，记为C2。待第2次萃取水相融化后，加入与步骤（4）中相同体积甲苯，并重复步骤（5）、步骤（6）中相同的萃取和测定过程，可得第3次萃取所得待测稳定分散水溶液中C60浓度，记为C3。萃取1次所得到的C60浓度为C1，萃取2次所得到的C60浓度为C1+C2，萃取3才所得到的C60浓度为C1+C2+C3。取平行样品5份，按此步骤操作，测定结果见表4。根据测定结果，萃取2次和3次相比萃取1次所得浓度高，偏差小，表明萃取更完全，方法精密度高；萃取2次与萃取3次结果相差很小，但萃取3次使操作时间增加，过程较为繁琐，故选取最佳的萃取次数为2次。表4萃取次数样品号12345平均值标准偏差相对标准偏差1次测定值mg/L6.7156.6636.7226.7416.8316.7340.0610.9%2次测定值mg/L7.4717.4267.3837.4627.3917.4270.0400.5%3次测定值mg/L7.4827.4417.4037.4687.3937.4370.0390.5%实施例5目前最为常用的、且与本发明最为相近的C60稳定分散水溶液浓度测定方法为LyonDY等人（EnvironmentalScience&Technology，2006，Antibacterialactivityoffullerenewatersuspensions:effectsofpreparationmethodandparticlesize）提出紫外分光光度法，该方法步骤为：（1）称取50mg纳米高纯C60（≥99.9%）粉末，与适量甲苯混合，置于摇床中震荡12h，确保C60完全溶解，然后转入500mL容量瓶中，定容并混合均匀，得到浓度为100mg/L的C60—甲苯标准储备液。（2）分别量取0.125mL、0.25mL、0.5mL、1mL、1.25mL、2.5mL和5mL的浓度为100mg/L的C60—甲苯标准储备液加入到25mL比色管中，并用甲苯将各比色管定容至25mL刻度处。则得到一系列的C60—甲苯标准溶液，其C60浓度依次为0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L、5mg/L、10mg/L和20mg/L。（3）采用Cary50型紫外-可见分光光度计，在紫外光波长335nm（特征峰）处分别测定各个浓度C60—甲苯标准溶液的吸光度，根据浓度和对应的吸光度值进行线性拟合（如图1所示），得工作曲线y=16.831x-0.0652；式中，x为C60—甲苯溶液在335nm处的吸光度，y为C60浓度。（4）取待测的C60稳定分散水溶液4mL于玻璃瓶中，加入0.1moL/L高氯酸镁溶液2mL和甲苯4mL，使C60稳定分散水溶液、高氯酸镁溶液和甲苯的体积比为2:1:2。（5）将盛有混合液的玻璃瓶置于振荡器上，以300r/min快速振荡2h。（6）将盛有分层溶液的玻璃瓶置于-20℃条件下冷冻，直至小瓶内水相完全冰冻凝结为固态，而上层含有C60的甲苯相仍保持液态；将上层有机相完全吸出，测定335nm处测定紫外吸光度，并与标准曲线对照，可以得到稳定分散水溶液中C60浓度。以溶剂替换法制备的C60稳定分散水溶液为测定对象，取平行样品5份，按此步骤操作，测定结果见表5。由表可知，对于溶剂替换法制备的样品此方法测定结果与本发明提出方法相比结果偏低，偏差较大。表5样品号12345平均值标准偏差相对标准偏差测定值mg/L6.3186.2796.3866.4126.2666.3320.0651.0%实施例6采用实施例5中的紫外分光光度法，以延时搅拌法制备的C60稳定分散水溶液为测定对象，取平行样品5份，按此步骤操作，测定结果见表6。由表可知，对于延时搅拌法制备的样品此方法测定结果与本发明提出方法相比结果偏低，偏差较大。表6样品号12345平均值标准偏差相对标准偏差测定值mg/L1.7241.6381.7711.6861.6151.6870.0633.8%