本发明涉及重金属检测技术领域，特别是一种铅离子的检测方法。
背景技术
铅离子是已知的具有潜在危害的最有毒的重金属离子之一，铅由于其具有优良的延展性、容易加工和抗腐蚀性等特性，所以其广泛被应用。其主要污染来源为人为来源：汽油、铅蓄电池、原生铅冶炼、工业废水和气的排放和颜料以及天然来源：地质侵蚀、地壳运动、风化等，这使得其污染已经十分严重了。铅离子是一种有毒的持久性重金属离子，其主要化学特性是形成有机金属化合物、螯合物、有机配位体和参加氧化还原反应等。重金属与生物体内或水中的给电子体发生反应，这个反应通常是不可逆的。这些可持续有害物质可以通过大气、土壤、水、食物链和食物网进入人体并不易代谢且在生物体内累积，之后会从中逐渐放出，通过血液传输并扩散到全身，产生非常严重的累积毒性。
高选择性和灵敏度定量检测pb2+的需求仍然是一个具有挑战性的技术问题。传统的分析技术，包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法和质谱法等，已被用于pb2+分析。然而，大多数这些技术需要昂贵的仪器或复杂的程序，这使得检测非常的不方便，耗时且不适合现场检测和便携式使用。为了解决这些问题，一些新兴的测量已被用来检测pb2+的水平，如试纸检测法、比色法、酶联免疫法等。这些技术在检测铅离子方面表现出良好的性能，但是这其中大部分检测方法的检出限比较高，灵敏度比较低。只能实现定性检测或半定量检测。
纳米金是微小的金的颗粒，其直径范围为1-100nm，在水中通常以溶胶形式存在其颜色为酒红色，粒径越大，颜色越深。纳米金颗粒是开发比色传感系统的良好显色剂，因为纳米金具有很高的消光系数，比有机染料分子高3-5个数量级,纳米金还具有表面等离子体共振功能，致使其吸收光谱在波长为520nm左右会出现一个表面等离子共振峰。功能化的金纳米粒子可用于检测铅离子。
专利文献1公开了一种快速检测铅离子的纳米金比色法；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-溶液；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-溶液中纳米金的浓度为0.8～2.2nmol/l。该专利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，对pb2+能够通过颜色变化进行检测，但该专利检出限比较高，检测限达到60nmol/l，灵敏度还不够，加入铅离子样品的检测时间仍然较长。
专利文献2公开了一种铅离子比色检测探针及其应用方法，将氯金酸的水溶液与谷胱苷肽按物质的量比为6∶1配成水溶液混合搅拌，并用1m的氢氧化钠溶液将混合溶液的ph值调节至7.0，然后在混合溶液中加入新配制的硼氢化钠冰水溶液2mg/1ml并剧烈搅拌，混合溶液在搅拌条件下持续反应12小时，离心除去未反应物质后重新分散，该专利利用谷胱苷肽功能化的纳米金颗粒为铅离子比色检测探针对pb2+进行检测，但该专利检出限比较高，检测限达到100nmol/l，灵敏度还不够，加入铅离子样品的检测时间仍然较长。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国专利公开cn108007923a号
专利文献2：中国专利公开cn101710076a号
技术实现要素：
发明要解决的问题
如上所述，本发明需要提供一种铅离子的检测方法，其检出限低，灵敏度高，检测溶液能够在室温下保存很长时间，方便检测，检测方法简单且检测反应时间短，无需复杂设备便可进行现场原位快速检测。
解决问题的方案
本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种铅离子的检测方法，其包括下述步骤：
第一步骤，反应容器的底部布置加热单元，反应容器的顶部连接冷凝管，冷凝管的外层充入冷凝水，在反应容器中加入四氯金酸溶液搅拌和加热，当加热到100℃-108℃时，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌加热第一时刻后停止加热，持续搅拌至溶液达到室温，其中，四氯金酸和柠檬酸钠的质量比处于预定范围使得所述溶液含有16-32纳米粒径的纳米金颗粒第二步骤，在100ml溶液中加入1ml的8-12mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌第二时刻后，加入7-9ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌第三时刻，然后加入28-32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7.1-7.3，放置35-39℃恒温箱温育10-12小时后，多次离心分离未反应的十二烷基膦酸和聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，所述纳米金颗粒复合物在2-6℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，其中，第三时刻长于第二时刻，纳米金颗粒复合物的粒径为26-40纳米，
第三步骤，在检测溶液中加入待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3-5min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，基于吸光度获得铅离子浓度。
在所述的铅离子的检测方法中，第一步骤，所述预定范围为1:5至1:6，溶液中纳米金浓度为1.5-1.8nmol/l。
在所述的铅离子的检测方法中，第一步骤中，用酸溶液浸泡反应容器1.5-2.5小时，清洗干净后在鼓风干燥箱中烘干，反应容器的底部布置水浴锅。
在所述的铅离子的检测方法中，第一步骤中，反应容器为圆底玻璃容器，所述四氯金酸溶液为质量比为0.2％的四氯金酸5ml和90ml蒸馏水水混合形成，柠檬酸钠溶液中含有质量比为1％的柠檬酸钠5ml，第一时刻为2-4min，
在所述的铅离子的检测方法中，第一步骤中，采用磁力搅拌单元搅拌，当冷凝管内层出现回流，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液。
在所述的铅离子的检测方法中，，第二步骤中，在100ml溶液中加入1ml的10mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌5-6min后，加入8ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌10-12min，然后加入28-32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7，放置37℃恒温箱温育12小时后，至少两次离心分离未反应的十二烷基膦酸和聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，纳米金颗粒复合物在4℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，其中，纳米金颗粒复合物的粒径为28-32纳米。
在所述的铅离子的检测方法中，第二步骤中，在100ml溶液中加入1ml的10mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌5-6min后，然后加入1.5ml的6mmol/l丙二醇丁醚醋酸酯溶液搅拌5-6min,然后加入8ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌10-12min，然后加入28-32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7，放置37℃恒温箱温育12小时后，至少两次离心分离未反应的十二烷基膦酸、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯和/或丙二醇丁醚醋酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，纳米金颗粒复合物在4℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，其中，纳米金颗粒复合物的粒径为28-30纳米。
在所述的铅离子的检测方法中，第三步骤中，在检测溶液中加入预定量的待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，基于吸光度获得铅离子浓度。
在所述的铅离子的检测方法中，第三步骤中，采用紫外可见分光光度计测得不同浓度铅离子对应的吸光度，获得基于吸光度的铅离子浓度曲线，通过测量的吸光度得到相应的样品的铅离子的浓度。
在所述的铅离子的检测方法中，所述检测溶液为酒红色，在检测溶液中加入待检测铅离子的样品后，酒红色变成蓝色则表明铅离子浓度超出预定阈值。
本发明的有益技术效果：
本发明的铅离子检测方法中，四氯金酸溶液和柠檬酸钠溶液混合充分且在适当的温度下反应充分，四氯金酸和柠檬酸钠的质量比处于预定范围使得所述溶液含有16-32纳米粒径的纳米金颗粒，和现有技术相比，本发明形成的纳米金颗粒的形状均匀，分散性良好、稳定性强且没有团聚，通过加聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌第二时刻后，加入十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌第三时刻，然后加入n-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液形成十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，所述纳米金颗粒复合物在2-6℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，纳米金颗粒复合物的粒径为26-40纳米。和现有技术相比，本发明形成的纳米金颗粒复合物的形状均匀，分散性得到显著提升、稳定性强且没有团聚。本发明的铅离子检测方法通过在检测溶液中加入待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3-5min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，基于吸光度获得铅离子浓度。和现有技术相比，本发明的纳米金颗粒复合物检测限低且检测范围宽广，灵敏度高，且3-5min便可以得到检测结果，显著地减少了检测时间。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[图1]示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的步骤示意图。
[图2]示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的纳米金颗粒的紫外可见分光光谱图。
[图3]示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的纳米金颗粒的透射电子显微镜观察图。
[图4]示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的纳米金颗粒复合物的紫外可见分光光谱图。
[图5]示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的纳米金颗粒复合物的透射电子显微镜观察图。
[图6]示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的检测pb2+的紫外可见光谱图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
具体而言，如图1所示铅离子检测方法的步骤示意图。铅离子的检测方法包括下述步骤：
第一步骤s1，反应容器的底部布置加热单元，反应容器的顶部连接冷凝管，冷凝管的外层充入冷凝水，在反应容器中加入四氯金酸溶液搅拌和加热，当加热到100℃-108℃时，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌加热第一时刻后停止加热，持续搅拌至溶液达到室温，其中，四氯金酸和柠檬酸钠的质量比处于预定范围使得所述溶液含有16-32纳米粒径的纳米金颗粒，
第二步骤s2，在100ml溶液中加入1ml的8-12mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌第二时刻后，加入7-9ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌第三时刻，然后加入28-32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7.1-7.3，放置35-39℃恒温箱温育10-12小时后，多次离心分离未反应的十二烷基膦酸和聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，所述纳米金颗粒复合物在2-6℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，其中，第三时刻长于第二时刻，纳米金颗粒复合物的粒径为26-40纳米，
第三步骤s3，在检测溶液中加入待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3-5min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，基于吸光度获得铅离子浓度。
本发明的铅离子检测方法通过反应容器的底部布置，反应容器的顶部连接冷凝管，冷凝管的外层充入冷凝水，在反应容器中加入四氯金酸溶液搅拌和加热，当加热单元加热到100℃-108℃，在冷凝管回流作用下，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌加热第一时刻后停止加热，持续搅拌至溶液达到室温，使得四氯金酸溶液和柠檬酸钠溶液混合充分且在适当的温度下反应充分，四氯金酸和柠檬酸钠的质量比处于预定范围使得所述溶液含有16-32纳米粒径的纳米金颗粒，溶液中纳米金浓度为1.5-1.8nmol/l，本发明生成的纳米金颗粒没有团聚，分散性好。取2ml的18、25、32粒径的纳米金溶液，加入2ml蒸馏水进行稀释摇匀后，置入比色皿中，用紫外可见分光光度计扫描波长范围为400nm-800nm的光谱，参见图2所示的纳米金颗粒的紫外可见分光光谱图，本发明的纳米金具有表面等离子体共振功能，使其在波长为520nm左右均出现了明显的尖峰，证明了纳米金颗粒没有团聚，分散性良好。并且其随着粒径增大，峰值也增加。和现有技术相比，本发明形成的纳米金颗粒的形状均匀，分散性良好、稳定性强且没有团聚，参见图3所示。
本发明的铅离子检测方法通过加聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌第二时刻后，加入十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌第三时刻，然后加入n-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液形成十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，所述纳米金颗粒复合物在2-6℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，纳米金颗粒复合物的粒径为26-40纳米。聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液能够使得纳米金颗粒进一步均匀扩散，在n-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液作用下，纳米金颗粒和十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液反应形成纳米金颗粒复合物。本发明的纳米金颗粒复合物对铅离子有显著的吸收能力，显著提高了检测铅离子的灵敏度和降低了检测限，和现有技术相比，本发明的纳米金颗粒复合物对铅离子作用速度显著提升，极大程度降低了检测所需时间。取2ml的18、25、32粒径的纳米金溶液，加入2ml蒸馏水进行稀释摇匀后，置入比色皿中，用紫外可见分光光度计扫描波长范围为400nm-800nm的光谱，图4示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的纳米金颗粒复合物的紫外可见分光光谱图，如图所示，在波长为520nm左右均出现了明显的尖峰，其峰值相较于纳米金颗粒变大但没有发生偏移、也没有变宽，证明了纳米金颗粒在被十二烷基膦酸功能化后没有团聚，分散性良好，并且其随着粒径增大，峰值也增加。和现有技术相比，本发明形成的纳米金颗粒复合物的形状均匀，分散性得到显著提升、稳定性强且没有团聚，参见图5所示，纳米金颗粒复合物具有和铅离子的特异性反应能力，其能够显著提高检测精度。
本发明的铅离子检测方法通过在检测溶液中加入待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3-5min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，基于吸光度获得铅离子浓度。图6示出了本发明一个实施例的铅离子检测方法的检测pb2+的紫外可见光谱图。从图6中可以看出，本发明可以检测10nmol/l-500μmol/l的铅离子浓度，和现有技术相比，本发明的纳米金颗粒复合物检测限低且检测范围宽广，灵敏度高，且3-5min便可以得到检测结果，显著缩短了检测时间。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第一步骤s1中，所述预定范围为1:5至1:6，溶液中纳米金浓度为1.5-1.8nmol/l。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第一步骤s1中，用酸溶液浸泡反应容器1.5-2.5小时，清洗干净后在鼓风干燥箱中烘干，反应容器的底部布置水浴锅。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第一步骤s1中，反应容器为圆底玻璃容器，所述四氯金酸溶液为质量比为0.2％的四氯金酸5ml和90ml蒸馏水水混合形成，柠檬酸钠溶液中含有质量比为1％的柠檬酸钠5ml，第一时刻为2-4min，
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第一步骤s1中，采用磁力搅拌单元搅拌，当冷凝管内层出现回流，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第二步骤s2中，在100ml溶液中加入1ml的10mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌5-6min后，加入8ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌10-12min，然后加入28-32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7，放置37℃恒温箱温育12小时后，至少两次离心分离未反应的十二烷基膦酸和聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，纳米金颗粒复合物在4℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，其中，纳米金颗粒复合物的粒径为28-32纳米。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第二步骤s2中，在100ml溶液中加入1ml的10mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌5-6min后，然后加入1.5ml的6mmol/l丙二醇丁醚醋酸酯溶液搅拌5-6min,然后加入8ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌10-12min，然后加入28-32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7，放置37℃恒温箱温育12小时后，至少两次离心分离未反应的十二烷基膦酸、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯和/或丙二醇丁醚醋酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，纳米金颗粒复合物在4℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，其中，纳米金颗粒复合物的粒径为28-30纳米。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第三步骤s3中，在检测溶液中加入预定量的待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，基于吸光度获得铅离子浓度。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，第三步骤s3中，采用紫外可见分光光度计测得不同浓度铅离子对应的吸光度，获得基于吸光度的铅离子浓度曲线，通过测量的吸光度得到相应的样品的铅离子的浓度。
本发明所述的铅离子的检测方法的优选实施例中，所述检测溶液为酒红色，在检测溶液中加入待检测铅离子的样品后，酒红色变成蓝色则表明铅离子浓度超出预定阈值。
为了进一步理解本发明，提供一下实施例。
实施例1
第一步骤s1，反应容器的底部布置加热单元，反应容器的顶部连接冷凝管，冷凝管的外层充入冷凝水，在反应容器中加入四氯金酸溶液搅拌和加热，当加热到105℃时，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌加热第一时刻后停止加热，持续搅拌至溶液达到室温，其中，四氯金酸和柠檬酸钠的质量比处于预定范围使得所述溶液含有18纳米粒径的纳米金颗粒，溶液中纳米金浓度为1.6nmol/l，
第二步骤s2，在100ml溶液中加入1ml的10mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌第二时刻后，加入8ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌第三时刻，然后加入30mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7.2，放置35-39℃恒温箱温育11小时后，2次离心分离未反应的十二烷基膦酸和聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，所述纳米金颗粒复合物在4℃的温度下放入在蒸馏水中形成检测溶液，纳米金颗粒复合物的粒径为28纳米，
第三步骤s3，在检测溶液中加入待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，吸光度为0.15，铅离子浓度为18.5nmol/l。
实施例2
第一步骤s1，反应容器的底部布置加热单元，反应容器的顶部连接冷凝管，冷凝管的外层充入冷凝水，在反应容器中加入四氯金酸溶液搅拌和加热，当加热到107℃时，在反应容器中加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌加热第一时刻后停止加热，持续搅拌至溶液达到室温，其中，四氯金酸和柠檬酸钠的质量比处于预定范围使得所述溶液含有32纳米粒径的纳米金颗粒，溶液中纳米金浓度为1.8nmol/l，
第二步骤s2，在100ml溶液中加入1ml的12mmol/l聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯溶液搅拌第二时刻后，然后加入1.5ml的6mmol/l丙二醇丁醚醋酸酯溶液搅拌5-6min,加入9ml的10mmol/l十二烷基膦酸的四氢呋喃溶液搅拌第三时刻，然后加入32mmol/ln-(2-羟乙基)哌嗪-n'-2-乙烷磺酸溶液调节ph为7.3，放置39℃恒温箱温育10-12小时后，至三次离心分离未反应的十二烷基膦酸、聚氧乙烯去水山梨醇单油酸酯和/或丙二醇丁醚醋酸酯后得到十二烷基膦酸功能化金纳米颗粒复合物，其中，纳米金颗粒复合物的粒径为32纳米，
第三步骤s3，在检测溶液中加入待检测铅离子的样品，搅拌混匀后静置3min，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，采用紫外可见分光光度计检测吸光度，吸光度为0.2，铅离子浓度为20.5nmol/l。
工业实用性
本发明的铅离子的检测方法可以在重金属检测领域使用。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。