[发明专利]一种铜纳米簇溶液的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于功能纳米离子的制备和应用技术领域，具体涉及一种铜纳米簇溶液的制备方法及应用。

背景技术

金是一种珍贵的自然资源，按其在地壳中的分布属于微量元素，金具有高度的化学稳定性，在自然界中主要以元素状态分布在岩石层和矿砂中。金已不仅是货币或装饰物，其在医学、非线性光学等方面也有广泛应用。若可以将一些废弃物中的有价金属回收利用，对经济、环境和社会有着非常重要的意义。

有色金属的回收是工业化社会发展到一定程度必然形成的一个工业领域，随着工业化速度的加快和人们消费水平的提高，大量的、暂时失去使用价值的各种废弃有色金属从社会的各个角落产生，充分回收和利用这些宝贵资源，使其加工再造，恢复原有的使用功能，循环使用是自然和社会发展的规律。由于发展再生有色金属工业具有节约能源、保护自然资源和保护环境之功效，因此，该工业领域在国民经济建设中的重要作用已经远远超出它本来的属性，成为国家社会和经济可持续发展战略的一个重要组成部分。因此，目前对金属离子的检测变得越来越重要，研究开发新型的检测方法也逐渐成为了一种新的趋势。

目前对Au(III)的检测方法有很多，目前为止应用最广泛的有滴定法，该方法简单、快速、成本低，但是溶液中的Ag⁺离子会影响检测结果；称量法精密度较低；等离子体质谱法和原子吸收光谱法存在严重的基体干扰，需要富集大量的金离子才能准确测定；电化学分析法只能检测到微量成分的金离子，不利于痕量成分金离子的测定，对于现在检测用处不大；吸光光度法其他离子干扰严重。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种铜纳米簇溶液的制备方法及应用。本发明以聚乙烯亚胺为模板，水合肼为还原剂合成具有较强荧光特性的铜纳米簇溶液，该材料的荧光能被微量Au(III)离子猝灭，据此建立了测定Au(III)离子的新方法。该方法操作简单，检测限低，能快速准确地对Au(III)进行检测。本发明以铜纳米簇CuNCs为探针基于荧光分光光度法检测Au(III)，为Au(III)的检测提供了新的思路。

本发明提供的技术方案为：

一种铜纳米簇溶液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(a)将聚乙烯亚胺溶解在超纯水中，加入铜离子溶液，溶解后，向溶液中加入水合肼；

(b)待溶液混合均匀后，90～100℃反应44～52小时；

(c)溶液冷却后透析，即可制得铜纳米簇溶液。

所述步骤(a)中，铜离子溶液为硫酸铜溶液，所述硫酸铜溶液的浓度为1～1.5mol/L。

所述步骤(a)中，聚乙烯亚胺：铜离子溶液：水合肼：超纯水＝(11～14)mL：(5～7)mL：(9～12)mL：(80～110)mL。

所述步骤(c)中，溶液冷却后，使用截留分子量为500～800的透析袋透析。

所述透析的时间为22～26小时。

上述制备方法的有益效果为：水合肼的还原性强而且水溶性好；反应温度要求不高，油浴90～100℃加热即可；产物的后期处理简单，透析后即可得到铜纳米簇溶液，其操作简单易行。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的铜纳米簇在金离子检测方面的应用。

本发明还提供了一种金离子的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：向铜纳米簇溶液中，加入不同浓度的金离子溶液，并加入磷酸盐缓冲液调节溶液的PH值，之后在360nm激发波长下，测溶液的荧光强度，通过金离子淬灭铜纳米簇溶液的荧光来实现对金离子的检测。

所述金离子溶液为氯金酸溶液，所述金离子溶液在铜纳米簇溶液中的最终浓度为0～800uM。

所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.18～0.25mol/L，溶液的pH值为4.0～4.5，优选为4.2。

该检测方法最适的PH值为4.0～4.5，并且金离子的浓度与荧光猝灭比率具有很好的线性关系，所述荧光猝灭比率是指F₀/F，F₀表示未加金属离子时铜纳米簇溶液在485nm波长处的荧光强度；F表示加入金属离子之后铜纳米簇溶液在485nm波长处的荧光强度。并且其线性相关系数为0.9935，根据它们之间的这种线性关系可以通过检测溶液对铜纳米簇的荧光强度猝灭比率进而判断溶液中的Au(III)的含量。

此外，本发明所提供的检测方法可以排除其它金属离子的干扰，能够高效快速地检验出金离子。在该检测方法中，铜纳米簇溶液与金离子的作用迅速，铜纳米簇溶液的荧光强度被金离子淬灭的时间为1分钟。