专利名称：纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，具体是指利用4-硝基苯硫醇和4-巯基苯甲酸修饰的纳米银复合探针通过颜色变化可视化检测铬离子。
背景技术：
重金属离子污染一直以来都受到广泛关注。铬离子是重金属离子中的一种，摄入过多的铬离子会对人体造成一定的危害，甚至有致癌的风险。铬主要用于金属加工、电镀、制革等行业，为了防止工业生产过程中循环水对设备的腐蚀，常须加入铬酸盐。所以工业部门排放的废水和废气，是环境中铬的人为来源。工业废水中的铬主要是三价化合物，由于排放到自然环境中的三价铬有可能会转变成毒性更强的六价铬，所以对国家对铬离子污染物排放有严格的指标控制。2011年8月，云南一化工厂发生铬污染，致数万立方水水质变差、牲畜接连死亡，引发社会各界的极大关注。目前，溶液中铬离子的检测方法主要包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子-质谱法、荧光法、电化学方法等等。这些方法都能实现对铬离子的检测，但是存在过程繁琐、耗时长、灵敏度较低，且需贵重仪器和费用昂贵等缺点。近年来，基于纳米粒子的可视化检测方法受到了广泛的关注。粒子在纳米尺寸时，会表现出独特的物理和化学性质，如体积效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等。纳米粒子的可视化检测方法，是利用了纳米粒子的另外一个重要的特性，即在可见光下非常强的局域表面等离子共振，使其具有较高的消光系数。基于这样的特性，纳米银溶液在分散时为亮黄色，而在聚合时呈现红色或紫色。本发明将4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫醇这两种物质共同修饰在纳米银表面，形成了具有硝基和羧基这两种官能团的纳米银复合探针。根据溶液颜色变化程度，用肉眼便可判别溶液中是否有铬离子的存在和含量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，利用这种方法可以判断水溶液中铬离子的浓度。为实现上述目的，本发明所提出的检测方法，采用4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫酚两种物质共同修饰的纳米银复合探针，检测溶液中铬离子的含量，其特征在于:1.这种方法使用4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫酚两种物质共同修饰在纳米银表面，制备成了双官能团纳米银复合探针。2.这种纳米银复合探针上修饰的4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫酚，可以通过羧基和硝基与铬离子发生络合作用，导致纳米银发生聚合。3.纳米银复合探针在分散时溶液是亮黄色的，当加铬离子之后，纳米银复合探针上的羧基和硝基与铬离子发生络合作用，导致纳米银聚合，溶液颜色由亮黄色变为紫色。加入的铬离子浓度越大，纳米银复合探针聚合程度越大，溶液颜色越趋向紫色。这种肉眼可见的颜色变化情况，可以定量判定溶液中铬离子的浓度。纳米银复合探针检测铬离子，可以利用紫外-可见分光光度计代替肉眼进行更准确的定量测定。4.铬离子最低检测限为5X10_9mol/L，铬离子浓度在O到2X10_6mol/L范围内，线性相关系数R为0.993。本发明的有益效果是:整个测定方法简单，快速，灵敏度高，成本低廉且不需要大型仪器设备，肉眼即可定量判断溶液中铬离子的含量，可实现对铬离子的快速检测。本检测方法可适用于大批量样品的现场快速检测。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。附图1是纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的机理图。纳米银合成时为分散状态，当加入4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫酚后，溶液仍为分散状态，此时纳米银复合探针制备成功。当加入铬离子后，纳米银探针发生聚合。附图2是纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的效果图。从左到右，加入的铬离子浓度逐渐增大，纳米银复合探针聚合程度也逐渐增大，溶液颜色由亮黄色变为紫色。
具体实施例方式1.利用醋酸钠和醋酸配置缓冲液，并用超纯水配置硝酸银、4-巯基苯甲酸、4-硝基苯硫酚、乙二胺四乙酸、铬离子等溶液。所采用的溶剂为0.01M，pH6.0的醋酸-醋酸钠缓冲液。在硝酸银溶液中加入硼氢化钠还原生成纳米银，此时溶液的颜色为亮黄色。2.在合成好的纳米银溶液中加入4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫酚这两种物质。4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫酚上的巯基可以共价结合到纳米银表面，搅拌0.5小时后制备成纳米银复合探针。再加入等体积的0.01M, pH6.0的醋酸-醋酸钠缓冲液，此时溶液的颜色仍为亮黄色。3.在制备好的纳米银复合探针溶液中加入铬离子，纳米银复合探针从分散状态变成聚合状态，同时溶液的颜色由亮黄色变为紫色，相应的紫外吸收光谱也发生变化，通过肉眼或分光光度计可以对铬离子进行定量分析。4.在做选择性实验中，将乙二胺四乙酸加入到重金属离子溶液中，反应5分钟后再加入纳米银复合探针溶液。在常温下，乙二胺四乙酸可以和除了铬离子之外的所有重金属离子发生络合作用。利用乙二胺四乙酸的这种性质，将乙二胺四乙酸作为掩蔽剂选择性检测铬离子。上面结合附图对本发明优选的具体实施方式
和实施例作了详细的说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。
权利要求
1.一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:使用4-硝基苯硫酚和4-巯基苯甲酸这两种物质共同修饰在纳米银表面，制备成了具有羧基和硝基这两种官能团的纳米银探针。
2.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:这种纳米银探针上具有的羧基和硝基这两个官能团，都可以和重金属离子发生络合作用，而这两个官能团的协同作用可以大大提高与重金属离子的络合能力。
3.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:这种纳米银探针，在PH6.0条件下与铬离子发生最佳络合作用，此方法用的检测条件包括但不仅限于pH6.0。
4.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:使用了乙二胺四乙酸作为掩蔽剂，在常温下与除了铬离子之外的所有重金属离子发生络合作用，使纳米银复合探针可以选择性地检测铬离子。
5.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:纳米银探针加入的铬离子浓度越大，纳米银探针聚合程度越大，溶液颜色越趋向紫色，这种肉眼可见的颜色变化情况，可以定量判定溶液中铬离子的浓度。
6.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:纳米银探针检测铬离子，可以利用紫外-可见分光光度计代替肉眼进行更准确的定量测定。
7.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:此方法用到的纳米银探针包括但不仅限于4-硝基苯硫酚和4-巯基苯甲酸修饰的纳米银。
8.如权利要求1所述的一种基于纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，其特征在于:此方法用到的纳米银探针包括但不仅限于纳米银。
全文摘要
本发明涉及一种纳米银复合探针可视化快速检测铬离子的方法，具体利用了4-巯基苯甲酸和4-硝基苯硫醇修饰的纳米银可视化检测水溶液中的铬离子。本发明主要特征在于使用了4-硝基苯硫醇和4-巯基苯甲酸这两种物质共同修饰在纳米银表面，形成了具有硝基和羧基这两种官能团的复合纳米银探针。这种双官能团的纳米银探针可以和铬离子发生络合作用而结合，导致纳米银聚合，颜色发生改变。根据溶液颜色变化程度，用肉眼便可判别溶液中是否有铬离子的存在和含量。本检测方法简单易行，成本低廉，灵敏度高，适用于大批量样品的现场快速检测。
文档编号G01N21/25GK103163085SQ20131009089
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者何裕建, 周影, 赵红, 苏晓鸥, 王培龙, 彭闻博, 袁龙飞, 蔡波太, 刘庆菊 申请人:中国科学院大学