一种纳米荧光探针及其制备方法与应用

1.本发明涉及污水重金属检测技术领域，尤其涉及一种纳米荧光探针及其制备方法与应用。


背景技术：

2.污水处理的对象包括重金属和类重金属，其中重金属包括：汞、镉、铬、铅、镍、砷等，类重金属包括铜、锌、钴、锡、钒、钼、铁、锰等人类必需的微量元素(超过一定限量时也显示出毒性的金属元素)。因此，污水中重金属含量检测就尤为必要。
3.目前常规重金属检测方法有原子荧光光度法(afs)、电感藕合等离子体质谱(icp-ms)分析技术、电感藕合等离体原子发射光谱(icp-aes)、高效液相色谱法(hplc)等。
4.在当前众多应用于重金属离子检测的分析技术中，原子吸收光谱法是最常用的方法，该方法通常有较高的灵敏度，但成本较高，并且获得较高的灵敏度需要较大的样本容量，且由于样本必须依次分析而耗时较长。因此，不能满足当前大批量样品快速，简便和适于现场检测的需求。
5.因而，如何提供一种纳米荧光探针，以达到快速、简洁、高效的检测水中重金属离子的目的，是本领域技术人员所要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种纳米荧光探针及其制备方法与应用，以解决现有技术存在的缺陷。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
8.本发明提供了一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
9.(1)将氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水混合后进行反应，得到反应液；
10.(2)将反应液离心后，即得纳米荧光探针。
11.优选的，所述氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为4～6ml：3～5ml：10～60mg：60～80ml。
12.优选的，所述氯金酸溶液为氯金酸的水溶液，浓度为15～25mm。
13.优选的，所述步骤(1)的反应为先将氯金酸溶液与水混合后，加热至80～90℃，在搅拌条件下，再加入二乙醇胺，反应10～20min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应2～4h。
14.优选的，所述搅拌的速率为20～50r/min。
15.优选的，所述步骤(2)离心的转速为6000～8000r/min，离心的时间为15～30min。
16.本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的纳米荧光探针。
17.本发明还提供了一种纳米荧光探针在检测水中重金属离子的应用。
18.优选的，所述重金属离子为镉离子、铅离子、锌离子。
19.经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
20.本发明提供了一种纳米荧光探针，该纳米荧光探针可以快速有效的检测水体中的镉离子、铅离子、锌离子，利用二乙醇胺与镉离子、铅离子、锌离子的络合作用，发生络合后荧光淬灭，进而达到对水中镉离子、铅离子、锌离子含量检测的效果，检测结果判断直观快速；并且可以在4℃水中稳定保藏10～12个月。
具体实施方式
21.本发明提供了一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
22.(1)将氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水混合后进行反应，得到反应液；
23.(2)将反应液离心后，即得纳米荧光探针。
24.在本发明中，所述氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为4～6ml：3～5ml：10～60mg：60～80ml，优选为4.5～5.5ml：3.2～4.5ml：20～40mg：65～75ml。
25.在本发明中，所述氯金酸溶液为氯金酸的水溶液，浓度为15～25mm，优选为18～22mm。
26.在本发明中，所述步骤(1)的反应为先将氯金酸溶液与水混合后，加热至80～90℃，优选为84～88℃，在搅拌条件下，再加入二乙醇胺，反应10～20min，优选为12～18min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应2～4h，优选为2.2～3.5h。
27.在本发明中，所述搅拌的速率为20～50r/min，优选为30～40r/min。
28.在本发明中，所述步骤(2)离心的转速为6000～8000r/min，优选为6500～7500r/min，离心的时间为15～30min，优选为20～25min。
29.在本发明中，所步骤(2)离心结束后，将得到的沉淀物使用乙醇清洗2～3次后，再使用去离子水清洗2～3次，优选为使用乙醇清洗3次后，再使用去离子水清洗2次。
30.本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的纳米荧光探针。
31.本发明还提供了一种纳米荧光探针在检测水中重金属离子的应用。
32.在本发明中，所述重金属离子为镉离子、铅离子、锌离子，优选为镉离子、铅离子。
33.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
34.实施例1
35.一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
36.(1)先将浓度为15mm氯金酸水溶液与水混合后，加热至80℃，以20r/min的转速进行搅拌，再加入二乙醇胺，反应20min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应4h，得到反应液；其中，氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为4ml：3ml：10mg：60ml；
37.(2)将反应液在转速为6000r/min条件下离心30min后，将得到的沉淀物使用乙醇清洗2次后，再使用去离子水清洗3次，即得纳米荧光探针。
38.实施例2
39.一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
40.(1)先将浓度为16mm氯金酸水溶液与水混合后，加热至82℃，以25r/min的转速进行搅拌，再加入二乙醇胺，反应18min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应3.5h，得到反应液；其中，氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为4.5ml：3.5ml：20mg：65ml；
41.(2)将反应液在转速为6500r/min条件下离心25min后，将得到的沉淀物使用乙醇
清洗3次后，再使用去离子水清洗2次，即得纳米荧光探针。
42.实施例3
43.一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
44.(1)先将浓度为20mm氯金酸水溶液与水混合后，加热至85℃，以35r/min的转速进行搅拌，再加入二乙醇胺，反应15min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应3h，得到反应液；其中，氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为5ml：4ml：35mg：70ml；
45.(2)将反应液在转速为7000r/min条件下离心22min后，将得到的沉淀物使用乙醇清洗2次后，再使用去离子水清洗2次，即得纳米荧光探针。
46.实施例4
47.一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
48.(1)先将浓度为22mm氯金酸水溶液与水混合后，加热至88℃，以40r/min的转速进行搅拌，再加入二乙醇胺，反应16min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应2.5h，得到反应液；其中，氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为5ml：4.5ml：50mg：75ml；
49.(2)将反应液在转速为7500r/min条件下离心18min后，将得到的沉淀物使用乙醇清洗2次后，再使用去离子水清洗3次，即得纳米荧光探针。
50.实施例5
51.一种纳米荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
52.(1)先将浓度为25mm氯金酸水溶液与水混合后，加热至90℃，以50r/min的转速进行搅拌，再加入二乙醇胺，反应10min，然后降至室温再加入巯基十一烷酸反应2h，得到反应液；其中，氯金酸溶液、二乙醇胺、巯基十一烷酸、水的用量比为6ml：5ml：60mg：80ml；
53.(2)将反应液在转速为8000r/min条件下离心15min后，将得到的沉淀物使用乙醇清洗3次后，再使用去离子水清洗3次，即得纳米荧光探针。
54.测试例
55.将实施例1～5制备的纳米荧光探针进行表征，测得纳米荧光探针的荧光光谱在275nm的波长下激发，纳米荧光探针的尺寸为8～12nm，纳米荧光探针在450nm处有强激荧光。
56.将实施例1～3制得的纳米荧光探针稀释60倍后，得到纳米探针溶液，将纳米探针溶液与含有镉离子的待测溶液按照1:1的体积比混合，将不同浓度的镉离子溶液与纳米探针溶液反应；
57.将实施例4制得的纳米荧光探针稀释60倍后，得到纳米探针溶液，将纳米探针溶液与含有铅离子的待测溶液按照1:1的体积比混合，将不同浓度的铅离子溶液与纳米探针溶液反应；
58.将实施例5制得的纳米荧光探针稀释60倍后，得到纳米探针溶液，将纳米探针溶液与含有锌离子的待测溶液按照1:1的体积比混合，将不同浓度的锌离子溶液与纳米探针溶液反应；
59.最终测得的荧光强度见表1。
60.表1实施例1～5制备的纳米荧光探针表征结果
[0061][0062]
由以上实施例可知，本发明提供了一种纳米荧光探针，该纳米荧光探针可以快速有效的检测水体中的镉离子、铅离子、锌离子，利用二乙醇胺与镉离子、铅离子、锌离子的络合作用，发生络合后荧光淬灭，进而达到对水中镉离子、铅离子、锌离子含量检测的效果，检测结果判断直观快速。
[0063]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和创新，这些改进和创新也应视为本发明的保护范围。