专利名称：检测二价汞离子的检测组合物、方法与试剂盒的制作方法
技术领域：
本发明属于金属离子检测领域，具体涉及一种检测水溶液中低浓度二价汞离子的检测组合物，和快速、灵敏、简便的检测二价汞离子的方法与试剂盒。
背景技术：
近年来，随着经济的高速发展，能源、资源大量消耗，同时也造成了大量重金属污染问题，严重威胁人类的健康。随着人们生活质量的不断提高，对生存环境也提出了更高的要求。重金属污染事件接二连三地发生，例如“血铅事件”、“汞中毒”、“铬胶囊”等，引起民众的高度关注，因而对环境检测手段提出更高的要求。涉及重金属排放的行业很多，主要包括矿石开采、金属冶炼、化工、电镀、皮革、农药及IT等。很大一部分重金属污染物进入池塘、江河、湖泊和水库等，不但使得环境生态系统遭到破坏，而且饮用水的水源也经常受到污染，危害人类健康。在所有重金属元素中，汞是对人体危害最严重的金属元素之一。1953年发生于日本水俣湾的水俣病就是当地居民长期食用富集甲基汞的鱼所致，直至现在仍没有有效的治疗方法。这也使人们对汞污染有了深刻的认识。汞元素是对人体危害比较大的元素之一，当人体摄入过量时，对中枢神经系统损伤严重，表现为头痛、头晕、睡眠障碍、易激动、手指震颤、无力、低热等全身症状及口腔炎。其中典型病症即为水俣病。我国有关标准目前已将饮用水中汞含量上限标准设定为0.001mg/L。目前国内外常用的检测汞离子的方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体 质谱法等，然而这些方法往往存在样品制备步骤复杂、离子干扰严重、仪器价格昂贵、检测时间长等缺陷。基于DNA功能化贵金属纳米粒子的生物传感器检测方法对于水质中汞检测具有较高的灵敏度，能够实现现场实时检测，是以后环境水样中汞检测的一个重要研究方向，但是该方法也存在很多缺陷，主要是抗干扰性低，很难应用于试剂环境体系。利用普通化学试剂功能化贵金属纳米粒子检测其它重金属离子的方法已见诸报道，例如中国专利公布或公告号 201010251278.8,201110299385.2,201110363954.5、201110378260.9,201210310138.2,201010194041.0 等，利用在金 / 银纳米粒子表面修饰不同的特异性检测试剂，通过与固定金属离子的特异性结合、氧化还原反应等，导致金/银纳米粒子的形貌发生变化(团聚、粒径变小等)，进而导致颜色及紫外吸收峰位及强度的变化。该等方法快速、简便、样品处理简单、经济，可实现Hg2+、Cr3+、Cr6+、C02+、Pb2+和Mn2+的肉眼比色检测，其中专利号为201010194041.0的专利中，申请人实现了一种快速灵敏检测汞的方法，该方法利用硫化物的水解产物修饰金纳米粒子，通过汞离子与金纳米粒子表面的硫离子特异性结合生成硫化汞量子点包覆在金纳米粒子表面形成核壳结构，导致金纳米表面等离子共振吸收发生变化，随着汞离子的存在及量的增多，金粒子表面等离子共振吸收峰发生明显的蓝移，从而达到对汞离子检测的目的。但该检测灵敏度略低，促使我们加快研究新型检测方法，通过汞离子的加入导致金纳米粒子发生团聚，金粒子表面等离子共振吸收峰发生明显的红移，从而达到对汞离子更加灵敏、快速的检测。文献“Facile and One Pot Synthesis of Gold Nanoparticles UsingTetraphenylborate and Polyvinylpyrrolidone for Selective ColorimetricDetection of Mercury 1ns in Aqueous Medium(Volume2012, Article ID348965, p6)，，中披露一种检测Hg2+的方法，其利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护、四苯硼钠还原制备金纳米粒子，在强碱性条件下通过保护剂PVP与Hg2+的选择性作用，实现Hg2+肉眼比色检测，但是该检测方法适用的最低Hg2+检测浓度偏高(约10 μ M)，针对低浓度二价汞离子水溶液体系待测样品并不适用，无法完全满足市场上或学术上对检测Hg2+的需求。因此，探索一种经济、快速、简便并实时检测出水溶液体系中二价汞离子的组合物与方法，并应用于实际环境检测、污水处理、食品分析、医学分析、空气及土壤质量分析等领域，具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种最低Hg2+检测浓度较低且能经济、快速、简便和实时检测水溶液体系中二价汞离子的检测检合物与方法。本发明第一方面提供一种检测二价汞离子的检测组合物，其包括:经表面修饰剂修饰的金纳米粒子，所述表面修饰剂包括:水溶性草酸盐；非离子型表面活性剂；以及羟基喹啉类 化合物；水；和可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂。另一优选例中，该检测组合物呈胶体状。另一优选例中，该水溶性草酸盐包括草酸钠、草酸钾、草酸铵，或它们的组合。另一优选例中，该非离子型表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。另一优选例中，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为10，000至130，000，更佳地为30，000 至 58，000。 另一优选例中，该羟基喹啉类化合物包括8-羟基喹啉、6-羟基喹啉、4-羟基喹啉、2-羟基喹啉，或它们的组合。另一优选例中，该可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂是甲醇、乙醇、丙酮，或它们的组合。另一优选例中，该检测组合物具有介于4至6的pH值。另一优选例中，该检测组合物是通过下面步骤得到:(i)分别配制还原保护液与金纳米粒子前驱体水溶液，该还原保护液包含水溶性草酸盐、非离子型表面活性剂与水，该金纳米粒子前驱体水溶液包含金纳米粒子前驱体与水；(ii)混合金纳米粒子前驱体水溶液与还原保护液以形成金纳米粒子原液；和(iii)混合金纳米粒子原液与功能修饰液以形成含有经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物，该功能修饰液包含羟基喹啉类化合物及可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂。另一优选例中，该金纳米粒子前驱体包含可溶性的金盐、可溶性且含金的酸，或它们的组合。另一优选例中，该可溶性且含金的酸为四氯金酸。另一优选例中，在步骤(i)至(iii)中所使用的[金纳米粒子前驱体中所含金离子的摩尔数]:[水溶性草酸盐中所含草酸根离子的摩尔数]:[羟基喹啉类化合物的摩尔数]为 1:1:10 至 1:10:30。更佳地为 1:3:25 至 1:6:30。最佳地为 1:4:26 至 1:5:29。另一优选例中，在步骤(i)至(iii)中所使用的[金纳米粒子前驱体中所含金原子重量]:[非离子型表面活性剂的重量]为1:0.5至1:4。更佳地为1:1至1:2。最佳地为 1:1 至 1:1.5。另一优选例中，该步骤⑴的还原保护液是通过将20mL的浓度为0.01至
0.1OmoI/L的草酸盐水溶液与3至9mg的非离子型表面活性剂混合，之后调节pH值至3.5至6.0来得到。较佳地，还原保护液的pH值的调节是通过添加酸(例如盐酸)调节来达成。另一优选例中，该步骤(i)的金纳米粒子前驱体水溶液是通过将金纳米粒子前驱体与水混合，之后油浴加热至70至95°C和搅拌得到。另一优选例中，该可溶性金前驱体水溶液的浓度为0.1至1.0mmoI/Lο另一优选例中，该步骤(ii)的金纳米粒子原液是通过先将还原保护液加热至沸腾，之后与金纳米粒子前驱体水溶液混合、搅拌0.5至2h和放置至少24h后得到。另一优选例中，该金纳米粒子原液的pH值介于3.0至5.0间。更佳地为4.0。另一优选例中，该步骤(iii)包括先将金纳米粒子原液以I至3倍体积的乙醇稀释成金纳米粒子稀释液，然后将金纳米粒子稀释液与浓度为0.05 0.20mol/L的功能修饰液混合和搅拌，用于混合的金纳米粒子原液与功能修饰液的体积比为7:1至10:1。本发明第二方面提供检测二价汞离子的方法，包括以下步骤:(a)提供如前述本发明的检测组合物；(b)向该检测组合物中加入待测样本，形成检测混合物；(c)观察或测量该检测混合物的颜色和/或紫外可见光光谱，并与对照相比或与标准图谱进行比较，从而得出待测样本是否存在二价汞离子和/或二价汞离子的浓度的测
定结果。另一优选例中，该对照是如下形成的对照混合物:向该检测组合物中加入不含二价汞离子的水溶液，形成对照混合物，并且满足下式V1/V2=V3/V4，式中，Vl是用于形成对照混合物的该不含二价汞离子的水溶液的体积；V2是用于形成对照混合物的该检测组合物的体积；V3是用于形成检测混合物的该待测样本的体积；V4是用于形成检测混合物的该检测组合物的体积。另一优选例中，该标准图谱是通过如下方法制得:(I)向该检测组合物中加入不同浓度的二价汞离子水溶液，制得多个检测混合物；(II)测量各检测混合物的紫外可见光光谱吸收；
(III)绘制“检测混合物的紫外可见光光谱吸收值-二价汞离子浓度”曲线，或绘制“相对紫外可见光吸收值-二价汞离子浓度”图谱，作为标准图谱；另一优选例中，该紫外可见光光谱吸收在450 800nm波长下测定。较佳地500 700nm,更佳地522和625nm左右。另一优选例中，该待测样本包括环境水样、固态环境样品、血样、组织浸出液样品、食品浸出液样品、经处理的固体的水溶液,及气体样品的水溶液。本发明第三方面提供一种检测二价汞离子的试剂盒，包括:金纳米粒子前驱体；水溶性草酸盐；非离子型表面活性剂；和羟基喹啉类化合物；其中，该金纳米粒子前驱体、非离子型表面活性剂、水溶性草酸盐和羟基喹啉类化合物用于制备一含经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物。应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
图1是说明本发明实施例2中不同浓度的含Hg2+的水溶液标准品的检测结果。图2是说明本发明实施例3得到的检测混合物的紫外可见光光谱吸收值(吸收度)_ 二价汞离子浓度”曲线。图3是说明本发明实施例3得到的相对紫外可见光吸收值-二价汞离子浓度”图
-1'TfeP曰。图4是说明本发明实施例4检测本发明组合物与方法的特异性的结果。图5是说明本发明实施例4检测本发明组合物与方法的特异性的结果。
具体实施例方式本发明人经过广泛而深入的研究发现，利用非离子型表面活性剂(如聚乙烯吡咯烷酮(PVP))保护、水溶性草酸盐还原制备金纳米粒子，然后利用羟基喹啉类化合物进行功能化会得到经表面修饰剂修饰的金纳米粒子，该经表面修饰剂修饰的金纳米粒子可通过其上的草酸根离子或草酸氢根离子及羟基喹啉类化合物来与Hg2+进行选择性配位络合，导致金纳米粒子溶液颜色发生变化，引起金纳米粒子表面等离子体共振吸收峰的峰位及强度发生变化，实现对水溶液中Hg2+的快速、灵敏、简便检测。在此基础上完成了本发明。检测二价汞离子的检测组合物本发明检测二价汞离子的检测组合物包括经表面修饰剂修饰的金纳米粒子、水，和可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂，所述表面修饰剂包括水溶性草酸盐、非离子型表面活性剂，以及羟基喹啉类化合物。另一优选例中，该检测组合物呈胶体状。另一优选例中，该水溶性草酸盐包括草酸钠、草酸钾、草酸铵，或它们的组合。
另一优选例中，该非离子型表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。另一优选例中，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为10,000至130，000，更佳地为30，000 至 58，000。另一优选例中，该羟基喹啉类化合物包括8-羟基喹啉、6-羟基喹啉、4-羟基喹啉、2-羟基喹啉，或它们的组合。另一优选例中，该可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂是甲醇、乙醇、丙酮，或它们的组合。另一优选例中，该检测组合物具有介于4至6的pH值。另一优选例中，该检测组合物是通过下面步骤得到:(i)分别配制还原保护液与金纳米粒子前驱体水溶液，该还原保护液包含水溶性草酸盐、非离子型表面活性剂与水，该金纳米粒子前驱体水溶液包含金纳米粒子前驱体与水；(ii)混合金纳米粒子前驱体水溶液与还原保护液以形成金纳米粒子原液；和(iii)混合金纳米粒子原液与功能修饰液以形成含有经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物，该功能修饰液包含羟基喹啉类化合物及可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂。另一优选例中，该金纳米粒子前驱体包含可溶性的金盐、可溶性且含金的酸，或它们的组合。另一优选例中，该可溶性且含金的酸为四氯金酸。另一优选例中，在步骤(i)至(iii)中所使用的[金纳米粒子前驱体中所含金离子的摩尔数]:[水溶性草酸盐中所含草酸根离子的摩尔数]:[羟基喹啉类化合物的摩尔数]为 1:1:10 至 1:10:30。更佳地为 1:3:25 至 1:6:30。最佳地为 1:4:26 至 1:5:29。另一优选例中，在步骤(i)至(iii)中所使用的[金纳米粒子前驱体中所含金原子重量]:[非离子型表面活性剂的重量]为1:0.5至1:4。更佳地为1:1至1:2。最佳地为 1:1 至 1:1.5。另一优选例中，该步骤⑴的还原保护液是通过将20mL的浓度为0.01至
0.1OmoI/L的草酸盐水溶液与3至9mg的非离子型表面活性剂混合，之后调节pH值至3.5至6.0来得到。较佳地，还原保护液的pH值的调节是通过添加酸(例如盐酸)调节来达成。另一优选例中，该步骤(i)的金纳米粒子前驱体水溶液是通过将金纳米粒子前驱体与水混合，之后油浴加热至70至95°C和搅拌得到。另一优选例中，该可溶性金前驱体水溶液的浓度为0.1至1.0mmoI/Lο另一优选例中，该步骤(ii)的金纳米粒子原液是通过先将还原保护液加热至沸腾，之后与金纳米粒子前驱体水溶液混合、搅拌0.5至2h和放置至少24h后得到。另一优选例中，该金纳米粒子原液的pH值介于3.0至5.0间。更佳地为4.0。另一优选例中，该步骤(iii)包括先将金纳米粒子原液以I至3倍体积的乙醇稀释成金纳米粒子稀释液，然后将金纳米粒子稀释液与浓度为0.05 0.20mol/L的功能修饰液混合和搅拌，用于混合的金纳米粒子原液与功能修饰液的体积比为7:1至10:1。检测二价汞离子的方法本发明检测二价汞离子的方法包括以下步骤:
(a)提供如前述本发明的检测组合物；(b)向该检测组合物中加入待测样本，形成检测混合物；(c)观察或测量该检测混合物的颜色和/或紫外可见光光谱，并与对照相比或与标准图谱进行比较，从而得出待测样本是否存在二价汞离子和/或二价汞离子的浓度的测
定结果。另一优选例中，该对照是如下形成的对照混合物:向该检测组合物中加入不含二价汞离子的水溶液，形成对照混合物，并且满足下式V1/V2=V3/V4，式中，Vl是用于形成对照混合物的该不含二价汞离子的水溶液的体积；V2是用于形成对照混合物的该检测组合物的体积；V3是用于形成检测混合物的该待测样本的体积；V4是用于形成检测混合物的该检测组合物的体积。另一优选例中，该标准图谱是通过如下方法制得:(I)向该检测组合物中加入不同浓度的二价汞离子水溶液，制得多个检测混合物；(II)测量各检测混合物的紫外可见光光谱吸收；(III)绘制“检测混合物的紫外可见光光谱吸收值-二价汞离子浓度”曲线，或绘制“相对紫外可见光吸收值-二价汞离子浓度”图谱，作为标准图谱；另一优选例中，该紫外可见光光谱吸收在450 800nm波长下测定。较佳地500 700nm,更佳地522和625nm左右。该待测样本包括环境水样、固态环境样品、血样、组织浸出液样品、食品浸出液样品、经处理的固体的水溶液(如漂浮在大气中的灰尘经过处理后获得的水溶液)，及气体样品的水溶液。该待测样本为例如河水、湖水的水样；来自氯碱、塑料、电池电子等行业的水样；土壤中的环境水样；食品；人体的全血样品或血清样品；尿液样品；化妆品；以及大气中可吸入颗粒物的水样等。本发明检测二价汞离子的方法的另一优选例包括如下步骤:(I)配制72mL0.1 1.0mmol/L的金纳米粒子前驱体水溶液，油浴加热至70 950C，不断搅拌并保持此温度不变；配制20mL0.01 0.1OmoI/L草酸盐水溶液，并加入3 9mg非离子型表面活性剂并溶解而得到还原保护液，调节pH至3.5 6.0 ;加热至沸腾，将还原保护液迅速倒入金纳米粒子前驱体水溶液中，保持搅拌至0.5 2h，停止加热及搅拌，放置室温冷却而得到金纳米粒子原液，放置至少24h后使用。(2)取一份制备好的金纳米粒子原液,调节pH至3.0 5.0,以原液与乙醇体积比为1:1 1:3进行稀释，然后以体积比7:1 10:1的范围内加入一体积的0.05 0.20mol/L的羟基喹啉类醇溶液(功能修饰液)，并不断搅拌15分钟，修饰完毕，得到含有经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物。(3)量取出两份体积相同的步骤(2)制得的检测组合物，以不含Hg2+的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和同体积的待测样本分别加入所述的两份检测组合物中，形成第一检测混合物和第二检测混合物；(4)对比第二检测混合物与第一检测混合物的颜色，若存在颜色变化，则待测样本中存在Hg2+，若不存在颜色变化，则待测样本中不存在Hg2+或者存在的汞的浓度低于4X 10_7 μ M ;或者，对比第二检测混合物与第一检测混合物的紫外可见吸收强度及峰值，若其紫外可见吸收强度及峰值发生变化，则待测样本中存在Hg2+，若没有发生变化，则待测样本中不存在Hg2+。上述检测过程中，第一检测混合物(无Hg2+)时的颜色为酒红色，当第二检测混合物的颜色相对于第一检测混合物的颜色变为紫灰色或颜色加深时，则判定待测样本中含有Hg2+，并且Hg2+的浓度大于或等于4Χ 10_7mol/L。作为优选，可以先绘制能够反映出水溶液中Hg2+浓度与紫外可见吸收强度关系的标准曲线图，然后对比所述的第二检测混合物的紫外可见吸收强度与该标准曲线图，从而获得第二检测混合物中Hg2+的浓度。该标准曲线图的具体绘制方法如下:首先按照上述第二检测混合物的配制方法配制一系列含不同Hg2+浓度的第二检测混合物，分别在波长为450nm SOOnm的范围内扫描其紫外可见吸收强度。结果发现，所述第二检测混合物的紫外可见吸收强度的检测波长峰值为522nm，当Hg2+浓度较大时，会在625nm处出现一个新的峰。以第二检测混合物中625nm和522nm处紫外可见吸收强度的比值为纵坐标，各第二检测混合物中的Hg2+浓度为横坐标绘制曲线，即可获得标准曲线图。检测二价汞离子的试剂盒本发明检测二价汞离子的试剂盒，包括:金纳米粒子前驱体；水溶性草酸盐；非离子型表面活性剂；和羟基喹啉类化合物；其中，该金纳米粒子前驱体、非离子型表面活性剂、水溶性草酸盐和羟基喹啉类化合物用于制备一含经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物。本发明的主要有益效果包括:(I)可以直接利用肉眼或紫外可见分光光度计进行判断，即可以判断出检测样品中是否含有Hg2+，从而实现水溶液中Hg2+的简便、快速检测。(2)通过结合Hg2+浓度与紫外可见吸收强度关系的标准曲线图，本发明还可以检测出被检测样品中Hg2+的浓度含量。(3)不仅适用于水溶液体系中Hg2+的检测，还适用其它样品溶于水形成的水溶液，而且还可以通过间接方法将其他价态的汞元素转化为二价汞离子，再利用本发明组合物及方法予以检测。(4)整体而言，本发明方法操作简便、快速、灵敏、检测成本低且取样量少。下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。〈材料来源〉1.草酸钠:购自国药化学试剂有限公司；型号:分析纯(AR)。2.聚乙烯吡咯烷酮:购自国药化学试剂有限公司；型号:分析纯(AR)。
3.8-羟基喹啉:购自阿拉丁试剂有限公司；型号:分析纯(AR)。4.四氯金酸:购自国药化学试剂有限公司；型号:分析纯(AR)。
实施例1:检测组合物本实施例的检测组合物的制备步骤包含:(I)配制5mmol/L的金纳米粒子前驱体水溶液，油浴加热至90°C，不断搅拌并保持此温度不变；配制20mL0.02mol/L草酸盐水溶液，并加入7mg非离子型表面活性剂并溶解而得到还原保护液，调节PH至5。(2)将还原保护液加热至沸腾，之后迅速倒入金纳米粒子前驱体水溶液中，保持搅拌至0.5h，停止加热及搅拌，放置室温冷却而得到金纳米粒子原液，放置至少24h后使用。(3)取一份制备好的金纳米粒子原液，调节pH至3.8，以原液与乙醇体积比为2:3进行稀释，然后以体积比为9:1的范围内加入一体积的0.lmol/L的羟基喹啉类醇溶液(功能修饰液)，并不断搅拌15分钟，修饰完毕，得到含有经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合液。实施例2:检测不同浓度的含Hg2+的水溶液标准品2.1配置含Hg2+的水溶液标准品:取20.056mg硫酸萊溶解于IOml的去离子水中，得到浓度为0.01mol/L硫酸萊溶液。然后以逐级稀释的形式得到含Hg2+的浓度分别为0、0.4,0.6、1、4、10、40及100 μ M的空白品(浓度为O μ Μ)及标准品。2.2检测、比色及结果:分别向同样规格的8个试管中加入0.95mL的实施例1得到的检测组合物，之后分别向该8个试管加入50 μ L 的2.1获得的空白品及标准品(待检测样品)，并获得8个试管的检测混合物。观察该8个试管的颜色变化情况。检测结果如图1所示，由图1可看出，空白品(O μ Μ)的试管中水溶液是呈酒红色，
0.4,0.6、1 μ M的试管中水溶液是呈加深的酒红色，而4、10、40及100 μ M的试管中水溶液是呈紫灰色。代表实施例1的检测组合物可通过肉眼比色检测出含Hg2+的浓度0.4μ M以上的水溶液。实施例3:绘制“检测混合物的紫外可见光光谱吸收值-二价汞离子浓度”曲线及相对紫外可见光吸收值-二价汞离子浓度”图谱3.1配置浓度各为0、0.008、0.01、0.1、1、10、100 μ M的空白品及含Hg2+的水溶液标准品，各别加入到实施例1的检测组合物中，而形成Cr Cp C2、C3> C4、C5、C6共7个检测混合物，分别在波长为450nm 800nm的范围内扫描其紫外可见吸收强度。如图2所示，结果发现，所述检测混合物的紫外可见吸收强度的检测波长峰值为522nm，当Hg2+浓度较大时，会在625nm处出现一个新的峰。3.2配置浓度各为0.008、0.01、0.04、0.08、0.3、0.4 μ M含Hg2+的水溶液标准品，各别加入到实施例1的检测组合物中，而形成6个检测混合物，分别测量该等检测混合物在波长522及625nm的紫外可见吸收强度，根据六种浓度的二价汞离子于该二波长的相对吸收值取回归直线并绘制“相对吸收光谱-浓度”图。如图3所示，结果发现，其中在0.008 μ M至0.4 μ M范围内基本呈线性关系，因此图3的“相对吸收光谱-浓度”图可作为检测含二价汞离子浓度未知的样品的标准图谱，相较于实施例2利用比色检测时的0.4 μ M的最低检测浓度，本实施例获得的标准图谱可检测含更低浓度Hg2+的水溶液。实施例4:检测本发明方法的特异性
4.1以实施例1中所制得的检测组合物分别对各种离子(Pb2+、Al3+、Ba2+、Mn2+、K+、Ca2+、Zn2+、Cr6+、Na+、Cr3+、Co2+、Cu2+、Cd2+、Fe3+、Ni2+、Mg2+、Cl' NO3' SO42' PO43' CO32' 空白品、Hg2+、Mn+1 (含Hg2+的以上所列举的所有离子的混合水样)、Mn+(除Hg2+以外的以上所列举的所有离子的混合水样))进行检测，各离子溶液中的离子浓度分别为10 μ mol/L。其结果见图4，图4中可见只有含汞离子的溶液与检测组合物混合后形成的检测混合物显示紫灰色，而其他离子溶液与检测组合物混合后形成的检测混合物显示酒红色，由此说明本发明经表面修饰剂修饰的金纳米粒子对汞离子浓度测定的特异性较高，其他离子无干扰。4.2针对4.1中配置的含各离子溶液与空白品的检测混合物进行紫外可见吸收测量(Atl表示含有空白品的检测混合物在波长为625nm处的吸收强度；A表示含有不同离子溶液的检测混合物在波长为625nm处的吸收强度)，其结果可见图5，说明以本发明检测的汞离子的相对紫外可见吸收值与其他阴阳离子有明显差异。出乎意料的是，混合溶液Mn+1与汞离子的的相对紫外可见吸收值无明显差异，该结果提示，由于汞离子与草酸根(或草酸氢根)及8-羟基喹啉之间的结合作用远远大于其它离子与草酸根(或草酸氢根)及8-羟基喹啉的结合作用，所以即使在其他离子存在条件下，本发明方法也不会产生对汞离子浓度测定的干扰。 实施例5:河水、湖水、海水等水样中Hg2+检测5.1待检测样品采集:在河、湖的不同地点同样深度处用水样采集瓶采集水样S5.1 S5.4，放置待检。5.2检测组合物配制:同实施例1。5.3检测方式:同实施例2的2.2。5.4检测结果:1 0分钟左右，有一份检测混合物的颜色未发生改变，为酒红色，说明待检测水样中不一定含有Hg2+，若含有Hg2+，则其浓度小于4X KTmol/L ;有两份检测混合物颜色变为紫灰色，有一份检测混合物颜色加深，说明这三份水样中待测水样中的Hg2+高于 4X lCT7mol/L。对未变色的检测混合物进行紫外可见分光光度计测量，在450 SOOnm处紫外可见吸收强度的变化，将检测混合物在625nm及522nm处吸光度比值代入实施例3得到的图3进行比对计算，得到待检测液中Hg2+浓度的结果，见表I。表I
权利要求
1.一种检测二价汞离子的检测组合物，包括: 经表面修饰剂修饰的金纳米粒子，所述表面修饰剂包括: 水溶性草酸盐； 非离子型表面活性剂；以及 羟基喹啉类化合物； 水；和 可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂。
2.如权利要求1所述的检测组合物，其特征在于，所述水溶性草酸盐包括草酸钠、草酸钾、草酸铵，或它们的组合。
3.如权利要求1所述的检测组合物，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
4.如权利要求1所述的检测组合物，其特征在于，所述羟基喹啉类化合物包括8-羟基喹啉、6-羟基喹啉、4-羟基喹啉、2-羟基喹啉，或它们的组合。
5.如权利要求1所述的检测组合物，其特征在于，所述检测组合物具有介于4至6的pH值。
6.如权利要求1所述的检测组合物，其特征在于，所述检测组合物是通过下面步骤得到: (i)分别配制还原保护液与金纳米粒子前驱体水溶液，所述还原保护液包含水溶性草酸盐、非离子型表面活性剂与水，所述金纳米粒子前驱体水溶液包含金纳米粒子前驱体与水； ( )混合金纳米粒子前驱体水溶液与还原保护液以形成金纳米粒子原液；和(iii)混合金纳米粒子原液与功能修饰液以形成含有经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物，所述功能修饰液包含羟基喹啉类化合物及可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂。
7.如权利要求1所述的检测组合物，其特征在于，所述金纳米粒子前驱体包含可溶性的金盐、可溶性且含金的酸，或它们的组合。
8.—种检测二价汞离子的方法，包括以下步骤: (a)提供如权利要求1至7项中任一所述的检测组合物； (b)向所述检测组合物中加入待测样本,形成检测混合物； (C)观察或测量所述检测混合物的颜色和/或紫外可见光光谱，并与对照相比或与标准图谱进行比较，从而得出待测样本是否存在二价汞离子和/或二价汞离子的浓度的测定结果。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的对照是如下形成的对照混合物:向所述检测组合物中加入不含二价汞离子的水溶液，形成对照混合物，并且满足下式V1/V2=V3/V4, 式中， Vl是用于形成对照混合物的所述不含二价汞离子的水溶液的体积； V2是用于形成对照混合物的所述检测组合物的体积； V3是用于形成检测混合物的所述待测样本的体积；V4是用于形成检测混合物的所述检测组合物的体积。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的标准图谱是通过如下方法制得: (I)向所述检测组合物中加入不同浓度的二价汞离子水溶液，制得多个检测混合物； (II)测量各检测混合物的紫外可见光光谱吸收； (III)绘制“检测混合物的紫外可见光光谱吸收值-二价汞离子浓度”曲线，或绘制“相对紫外可见光吸收值-二价汞离子浓度”图谱，作为标准图谱。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的紫外可见光光谱吸收在450-800nm波长下测定。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的待测样本包括环境水样、固态环境样品、血样、组织浸出液样品、食品浸出液样品、经处理的固体的水溶液，及气体样品的水溶液。
13.—种检测二价汞离子的试剂盒，包括: 金纳米粒子前驱体； 水溶性草酸盐； 非离子型表面活性剂；和 羟基喹啉类化合物； 其中，所述金纳米粒子前驱体、非离子型表 面活性剂、水溶性草酸盐和羟基喹啉类化合物用于制备一含经表面修饰剂修饰的金纳米粒子的检测组合物。
全文摘要
本发明涉及一种检测二价汞离子的检测组合物、利用该检测组合物检测二价汞离子的方法和检测二价汞离子的试剂盒。该检测组合物包括经表面修饰剂修饰的金纳米粒子、水，和可溶解羟基喹啉类化合物且与水互溶的溶剂。所述表面修饰剂包括水溶性草酸盐、非离子型表面活性剂，以及羟基喹啉类化合物。本发明可快速、灵敏、简便地检测水溶液中低浓度二价汞离子。
文档编号G01N21/31GK103217416SQ201310091158
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者吴爱国, 高月霞, 沈折玉 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所