[发明专利]复合铜纳米颗粒、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种复合铜纳米颗粒，所述复合铜纳米颗粒为NCC@MPA CuNPs。还提供了该复合铜纳米颗粒的制备方法和应用。本发明还提供一种简单、快速合成复合铜纳米颗粒用于高效、廉价的识别多种重金属离子的方法。所述方法体系整个过程耗时很短，可现场制备并用于现场识别检测4种金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺、Ag⁺、Zr⁴⁺)，可适用于环境监测、水和食品安全等领域。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种复合铜纳米颗粒，及其制备方法和应用。

背景技术

重金属离子如汞离子(Hg²⁺)、铅离子(Pb²⁺)等在一些工业生产中是不可避免的副产物污染，对人类健康、生态环境造成严重威胁。目前用于重金属离子检测的技术主要有：1.原子吸收/发射光谱法；2.二硫腙显色法(Hg²⁺，Pb²⁺)；3.醋酸铅反应速率法(Pb²⁺)；4.电感耦合等离子体质谱法；5.荧光光谱法；6.金纳米颗粒传感器；7.电化学传感器。其中，原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、荧光光谱法需要使用价格昂贵的仪器设备；电化学传感器设计复杂、操作繁琐，同时需要使用仪器设备。这几种方法也不能满足现场及时检测(Point-of-care test，POCT)的需求。基于金纳米颗粒的传感器使用价格昂贵的金以及修饰配体如DNA、蛋白，且干扰大、稳定性不好。二硫腙显色法、醋酸铅反应速率法可实现快速检测，但是需要使用掩蔽剂、强酸、氯仿危险试剂。上述方法技术均存在一定的局限。

现有技术使用蛋白修饰的金纳米颗粒，原材料试剂价格高昂。金纳米颗粒往往面临稳定性不好的问题，且只能检测3种金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺)，并且不能区分这三种离子。现有技术还通过有机合成获得了一种有机分子，该分子只能检测3种金属离子(Co²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺)，并且不能区分Co²⁺和Cu²⁺离子。现有技术通过水热高温反应制备了一种碳量子点探针，碳量子点探针可响应多种金属离子，但对Hg²⁺的响应值最大。该技术只能检测一种金属离子，并且合成过程耗时、耗能，有一定危险性(高温)，其选择性和灵敏度不佳。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种复合铜纳米颗粒，以及其制备方法和应用。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“NCC”是指：纳米晶纤维素。

术语“MSA”是指：巯基丁二酸。

术语“Cu NPs”是指：铜纳米颗粒。

术语“NCC@MSA CuNPs”是指：纳米晶纤维素/巯基丁二酸修饰的复合铜纳米颗粒

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种复合铜纳米颗粒，所述复合铜纳米颗粒为纳米晶纤维素/巯基丁二酸修饰的铜纳米颗粒自组装产物，所述复合铜纳米颗粒的粒径为100～400nm，优选为100～200nm。

本发明的第二方面提供了第一方面所述的复合铜纳米颗粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)分别配制Cu²⁺溶液、巯基丁二酸溶液和纳米晶纤维素溶液；

(2)将步骤(1)配置的Cu²⁺溶液、MSA溶液和NCC溶液混匀，溶液稳定后获得制得所述复合铜纳米颗粒。

根据本发明第二方面的制备方法，其中，所述步骤(1)中，所述Cu²⁺溶液和纳米晶纤维素溶液的溶剂选自以下一种或多种：水或乙醇，优选为水；