本发明涉及一种检测水中cr3+的方法，尤其涉及一种基于酒石酸修饰的金银合金纳米粒子比色检测水中cr3+的方法。
背景技术：
：：cr3+是重金属铬在水溶液中的一种主要存在形式。过量摄入cr3+会导致其与dna结合，对细胞的结构产生影响并对细胞的组成成分产生破坏，甚至诱发肿瘤,因此研究检测三价铬的方法具有重要的意义。目前测定三价铬的方法主要有：火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子激发光谱法和原子荧光光谱法等。但是这些方法都需要大型仪器、检测费用高、检测时间长、操作复杂等不足，使其应用受到限制。纳米材料由于其特殊的尺寸效应，在催化、电学、光学及表面增强拉曼效应等诸多方面有良好的应用，尤其是金属纳米颗粒，其独特的光学、电学、催化性质等在很多领域都具有潜在的应用价值。合金纳米粒子具有不同于单组份金属的催化性能、表面等离子共振及表面增强拉曼散射(sers)等特性，其综合性能远超于各单组份金属，而金和银由于具有非常相近的晶格常数，因而在溶液中还原金和银时非常容易形成金银合金。目前纳米材料的合成方法主要有光化学法、电化学法、微乳液法、辐射法和化学还原法等，其中化学还原法操作方便、工艺简单，得到了广泛应用。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于酒石酸修饰的金银合金纳米粒子比色检测水中cr3+的方法，该方法选择性好、操作简单、检测时间短、仪器价廉，灵敏度较高，能够满足水中cr3+的检测。本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于酒石酸修饰的金银合金纳米粒子比色检测水中cr3+的方法，包括如下步骤：(1)酒石酸修饰金银合金纳米粒子的制备准确移取48μl1.0％agno3溶液和47μl1.0％haucl4溶液分别加入到装有15ml超纯水的烧瓶中，冷凝回流加热5min后同时加入0.4mm柠檬酸三钠溶液250μl，再加热2min，然后立即混合并继续搅拌加热15min，得到橘黄色澄清且稳定均匀的溶液，即为金银合金溶液；在上述新合成的金银合金溶液中加入1.4ml1.0mm酒石酸溶液匀速搅拌2h，得到酒石酸修饰的金银纳米合金溶液；(2)水中cr3+的检测分别将浓度为0.30、1.00、1.66、3.33、5.00、6.67、8.33、10.00、11.67、13.33、15.00、16.67、18.33、20.00、21.67、23.33、24.50μm的cr3+标准溶液加入到2ml制备好的酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中，孵化5min，待反应完全后，可以观察到明显的颜色变化，用数码相机拍摄溶液的颜色，制作标准比色卡；同时，采用紫外-可见分光光度法测定溶液在435nm处和600nm处的吸光度，以溶液吸光度比值(a600/a435)为纵坐标，cr3+浓度为横坐标，绘制工作曲线，线性拟合得到两个一元一次方程；取10μl预处理后的水样，加入到2ml制备好的酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中，孵化5min，待反应完全后，用数码相机拍摄溶液的颜色，将拍摄的照片中溶液的颜色与标准比色卡对比，即对水样中的cr3+含量进行半定量检测；同时，测定溶液在435nm处和600nm处的吸光度并计算溶液吸光度比值(a600/a435)，代入一元一次方程，即可求得水中cr3+含量。步骤(1)中所述1.0％agno3溶液和1.0％haucl4溶液均为质量分数。步骤(1)中所述酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中酒石酸的浓度为44.5μm，步骤(1)中所述酒石酸修饰的金银纳米合金溶液的ph为6.0。本发明通过控制合适的条件，同时还原haucl4和agno3制得了金银合金纳米粒子，并通过在其表面修饰酒石酸，建立了一种能够特异性识别水中cr3+的快速检测方法。该方法检测时间短、操作简单，对水中cr3+的检测限为0.22μm，检测范围为0.3μm～24.5μm。附图说明图1中(a)为金(a)、银(b)、金银合金纳米粒子(c)紫外吸收光谱；(b)为加入10μmcr3+前(a)后(b)酒石酸修饰合金纳米粒子的吸收光谱及其溶液颜色变化和加入10μmcr3+后合金纳米粒子(c)的吸收光谱。图2为加入10μmcr3+前(a)后(b)金银合金纳米粒子的电镜及粒径图。图3酒石酸浓度(a)、检测时间(b)及溶液ph(c)对cr3+检测的影响图。图4中(a)为不同cr3+浓度下酒石酸修饰金银合金纳米溶液吸收光谱图；(b)、(c)、(d)为金银合金纳米溶液吸光度比值(a600/a435)与cr3+浓度关系图。图5中(a)为酒石酸修饰合金纳米溶液的稳定性示意图,插图为合金纳米粒子不同时间下在435nm处吸收峰值；(b)为不同金属离子存在下对合金纳米溶液吸收峰比值的影响图。具体实施方式实施例1：一种基于酒石酸修饰的金银合金纳米粒子比色检测水中cr3+的方法，包括如下步骤：(1)酒石酸修饰金银合金纳米粒子的制备准确移取48μl1.0％agno3溶液和47μl1.0％haucl4溶液分别加入到装有15ml超纯水的烧瓶中，冷凝回流加热5min后同时加入0.4mm柠檬酸三钠溶液250μl，再加热2min，然后立即混合并继续搅拌加热15min，得到橘黄色澄清且稳定均匀的溶液，即为金银合金溶液；在上述新合成的金银合金溶液中加入1.4ml1.0mm酒石酸溶液匀速搅拌2h，得到酒石酸修饰的金银纳米合金溶液；(2)水中cr3+的检测分别将浓度为0.30、1.00、1.66、3.33、5.00、6.67、8.33、10.00、11.67、13.33、15.00、16.67、18.33、20.00、21.67、23.33、24.50μm的cr3+标准溶液加入到2ml制备好的酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中，孵化5min，待反应完全后，可以观察到明显的颜色变化，用数码相机拍摄溶液的颜色，制作标准比色卡；同时，采用紫外-可见分光光度法测定溶液在435nm处和600nm处的吸光度，以溶液吸光度比值(a600/a435)为纵坐标，cr3+浓度为横坐标，绘制工作曲线，线性拟合得到两个一元一次方程；取10μl预处理后的水样，加入到2ml制备好的酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中，孵化5min，待反应完全后，用数码相机拍摄溶液的颜色，将拍摄的照片中溶液的颜色与标准比色卡对比，即对水样中的cr3+含量进行半定量检测；同时，测定溶液在435nm处和600nm处的吸光度并计算溶液吸光度比值(a600/a435)，代入一元一次方程，即可求得水中cr3+含量。步骤(1)中所述1.0％agno3溶液和1.0％haucl4溶液均为质量分数。步骤(1)中所述酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中酒石酸的浓度为44.5μm，步骤(1)中所述酒石酸修饰的金银纳米合金溶液的ph为6.0。实施例2：以下结合具体实施例对本方法的性能进行详细的考察，并结合说明书附图进行说明，具体步骤如下：1.1仪器及试剂uv–2450紫外–可见分光光度计(日本岛津公司)，仪器工作参数：扫描波长300～800nm；jem–2100高分辨率透射电子显微镜(日本电子株式会社)；nicomp380zls纳米粒度仪(美国pss粒度仪公司)；phs–3c型酸度计(上海雷磁仪器厂)；双向磁力搅拌器(常州国华电器有限公司)；milliporesimplicity水纯化系统。haucl4(纯度≥99.9％)，上海源叶生物科技有限公司)和agno3(纯度≥99.8％)，上海试剂一厂)用超纯水配制成1.0％储备液；酒石酸用超纯水配制成1.0mm溶液，柠檬酸三钠用超纯水溶解，配制成0.4mm溶液；cr3+标准溶液用氯化铬(纯度≥99％，上海试一化学试剂有限公司)配制成1.0mm的标准溶液，其他金属离子用超纯水配制成相应浓度的溶液；自来水、湖水取自南昌大学校园内。1.2试验方法1.2.1酒石酸修饰金银合金纳米粒子的制备准确移取48μl1.0％agno3溶液和47μl1.0％haucl4溶液分别加入到装有15ml超纯水的烧瓶中，冷凝回流加热5min后同时加入0.4mm柠檬酸三钠溶液250μl，再加热2min，然后立即混合并继续搅拌加热15min，得到橘黄色澄清且稳定均匀的溶液。在上述新合成的金银合金溶液中加入1.4ml1.0mm酒石酸溶液匀速搅拌2h，得到酒石酸包裹的金银纳米合金溶液。1.2.2检测条件的优化在检测水中cr3+的过程中，检测条件的不同会对最终的检测结果产生明显影响。为了获得更高的检测灵敏度和准确性，在控制其他条件相同的情况下，本实验依次考察了酒石酸浓度、检测时间、ph值对检测结果的影响。1.2.3比色检测水中cr3+分别将浓度为0.30、1.00、1.66、3.33、5.00、6.67、8.33、10.00、11.67、13.33、15.00、16.67、18.33、20.00、21.67、23.33、24.50μm的cr3+标准溶液加入到2ml制备好的酒石酸修饰的金银纳米合金溶液中，孵化5min，待反应完全后，可以观察到明显的颜色变化，采用紫外-可见分光光度法测定溶液的吸光度。1.2.4实际水样的检测采集南昌大学校园内的自来水和湖水，通过沉淀、过滤、调节ph至6.0等常规预处理后，测定水中cr3+含量并采用标准加入法进行加标回收分析。2结果与讨论2.1酒石酸修饰金银合金纳米粒子的合成图1a为合成好的金银合金纳米粒子的紫外–可见吸收光谱，可以看出在检测波长范围内该合金纳米粒子仅在435nm处有一个吸收峰，该吸收峰位于银(400nm)和金(520nm)纳米粒子最大吸收峰之间，表明已成功合成了金银合金纳米粒子。2.2金银合金纳米粒子的表征2.2.1合金纳米粒子的光谱表征图1b中的曲线c显示，未修饰合金纳米粒子加入cr3+后，纳米粒子溶液吸收光谱无明显变化，但从图1b曲线b可看出，当纳米粒子表面修饰酒石酸并加入cr3+后，纳米粒子溶液在600nm附近处出现一个新的吸收峰，并且溶液的颜色发生明显的变化，说明酒石酸成功修饰到纳米粒子表面，且能特异性识别水中cr3+。2.2.2合金纳米粒子的电镜及粒径表征透射电镜(tem)图像显示(图2)，合金纳米粒子粒径较小，呈规则的球形，粒径分布较均匀(图2a)；加入cr3+后合金纳米粒子发生明显的聚集(图2b)。粒径表征表明，合金纳米粒子的粒径约为50nm(插图，图2a)，加入15μmcr3+后粒径增大为500nm(插图，图2b)，表明cr3+的加入引起了酒石酸修饰的金银合金纳米粒子的聚集，使得其粒径增大，并导致溶液颜色的变化。2.3实验条件的优化2.3.1酒石酸浓度的优化水溶液中金银合金纳米粒子的聚集是通过cr3+和修饰在合金表面的酒石酸特异性结合而实现的，因此酒石酸的浓度对该检测方法的检测灵敏度有很大的影响。酒石酸的浓度越高合金就越容易聚集，但是酒石酸浓度过高会导致合金粒子之间的自聚集，导致检测灵敏度的降低。在12μmcr3+存在下，随着酒石酸(ta)浓度的增加，吸收峰比值增大，检测效果越明显(图3a)，但当浓度超过44.5μm时，检测效果明显降低，因此，选择44.5μm作为最佳的酒石酸浓度。2.3.2检测时间的选择图3b为在常温(25℃)条件下检测时间对检测结果的影响。从图中可以看出酒石酸修饰的金银合金纳米粒子对cr3+的检测在极短时间内反应完成，5min基本达到稳定，因此，5min被选取为后续的反应时间。2.3.3合金溶液ph值的影响考察了ph在5–11之间合金纳米粒子对cr3+的检测灵敏度的影响。图3c显示，在相同的cr3+浓度下，当ph＝6.0时可获得最大的吸收峰比值，因此，选择ph＝6.0进行检测。2.4比色检测水中cr3+在优化条件下，绘制了检测cr3+的工作曲线。如图4a所示，随着cr3+浓度的增大，溶液在435nm处的吸收峰不断减小，而在600nm处出现的新的吸收峰不断增强。cr3+检测的工作曲线如图4b所示，在cr3+的检测浓度范围内，并未单一的线性检测方程，而是分两个浓度段的线性响应。当cr3+浓度为0.3～10.0μm时(图4c)，线性方程为y＝0.021c+0.055(r2＝0.9900)；当cr3+浓度为10.0～24.5μm(图4d)，线性方程为y＝0.42c－0.15(r2＝0.9943)，最低检测限为0.22μm，其检测限明显低于使用火焰原子吸收光谱法测定水中总铬的检测限1.04μm。2.5选择性实验分别测定了cr3+、甲苯(met)、对氯硝基苯(4–nc)、二甲苯(xyl)、二苯胺(dpl)、pb2+、ni2+、k+、ba2+、al3+、hg2+、co2+、zn2+、cu2+、mn2+、mg2+、fe3+、cr6+在相同浓度下金银合金纳米粒子溶液的吸收峰比值(图5a)，结果显示仅在加入cr3+时溶液有明显的吸光度比值的变化，而其他干扰物基本无变化，表明该方法对cr3+检测有很好的选择性。2.6金银合金纳米粒子的稳定性制备好的金银合金纳米粒子溶液在较长的时间内仍保持澄清透明，其吸收光谱和吸收峰强度在15天内几乎没有变化(图5b)，表明合成的金银合金纳米粒子溶液有较好的稳定性。2.7实际水样的检测分别取10μl预处理过的实际水样，按照上述方法进行cr3+测定，并进行1.0、9.0、15.0μm三个水平cr3+浓度的加标回收实验，记录光谱数据并进行数学处理，计算得到的加标回收率为94.4％～109.6％(表1)，实验结果令人满意。表1样品分析结果与回收率table1recoverytestresultoftheassayinrealwater3结论采用化学还原法同时还原haucl4和agno3，成功合成了稳定的金银合金纳米粒子。基于cr3+能引起酒石酸修饰的金银合金纳米粒子发生聚集导致溶液颜色发生变化，建立了一种对水中cr3+快速检测的方法，该方法选择性好、操作简单、检测时间短、仪器价廉，灵敏度较高，能够满足水中cr3+的检测。当前第1页12当前第1页12