[发明专利]一种用于检测重金属离子的金纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于检测重金属离子的金纳米粒子及其制备方法，该技术方法基于团聚机理，利用有机化合物上的氨基和或羧基能够形成强的氢键作用或通过有机化合物上的苯环形成强的π‑π堆积作用，从而引起金纳米粒子团聚，使得溶液颜色发生变化，引起金纳米粒子表面等离子共振吸收峰的峰位以及吸收强度发生变化，直接利用肉眼和紫外可见吸收峰的峰位以及强度发生的变化，即可快速地检测样品中是否含有Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子及其浓度大小，实现对样品中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子的快速检测。该技术具有操作简单、成本低、适用范围广等优点。

技术领域

本发明属于纳米材料和离子检测领域，具体涉及一种用于检测Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的金纳米粒子及其制备方法。

背景技术

随着工业和社会的急速发展，土壤、大气以及水体等生态环境受到重金属离子污染的严重威胁，引起了广大环保人士的关注。重金属污染与有机物或生物污染不同，其污染很难消除，并且可通过自然界生物的富集作用在生物体内积累，进入人体后可与蛋白质和酶产生一定的作用，使器官失活，导致慢性中毒或者引起人体内的疾病以及神经系统和内分泌系统的紊乱，因此，重金属污染对生物体的健康构成严重的潜在危害。

钡是重金属，普遍用于各种工业过程，如电镀，玻璃工业，石油工业，新兴颜料业和腐蚀抑制剂等，其化合物也用于油漆，陶瓷和橡胶等。迄今为止，水污染中的Ba²⁺离子仍然是最常见的。Ba²⁺离子污染土壤和水资源，尤其是钡盐水溶性化合物和酸溶性化合物具有较高的毒性(例如，硫化钡)。水中高浓度的Ba²⁺离子能够以可溶性状态，通过植物进行积累并转移到其它动物身上。

在重金属中，铅离子Pb²⁺和镉离子Cd²⁺的使用也非常普遍，如烧烤食品，油漆，汽油，化妆品等。Cd²⁺和Pb²⁺因其环境污染，对人类产生的危害而受到社会的高度关注。如今，湖泊，河流和自来水被认为是为人类和生态系统提供淡水的天然水库。因此，监测饮用水中重金属离子的污染，以及快速检测识别重金属离子污染，并最大限度地降低污染风险成为必然选择。传统的传感技术，如AAS、ICP-AES和ICP-MS，具有灵敏，灵活的特点，但复杂，昂贵，并且需要使用大型仪器设备，不适合实时检测。为了解决这些问题，人们成功开发了电化学检测方法，用于识别部分重金属离子，例如，阳极溶出伏安法(ASV)，其具有高灵敏度、易操作和低成本等特点，是一种用于检测重金属离子的强大工具。但是，ASV现场检测需要传感系统，需要少量的小型仪器设备才能完成有效的检测。

目前为止，重金属离子检测方法已经得到迅速发展，但是不同的检测体系其检测方法各不相同，并且应用的技术于不同，包含火焰原子吸收光谱法，光纤传感器和电化学方法。泰国Kasetsart大学的Kanokwan Chaichana开发了部分重金属检测办法，该检测方法具有灵敏度高等特点，但其样品制备复杂并且耗时费力等。近年来，纳米技术突飞猛进的发展，使其在重金属离子检测方面也有系统而深入的研究，并取得一定成果。本发明通过合成一种氨基苯并-18冠-6衍生物，然后用该衍生物和3-巯基丙酸共同修饰金纳米粒子，利用修饰后的金纳米粒子与Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的特定作用，引起金纳米粒子的颜色和紫外吸收光谱的变化，实现对Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的快速检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种稳定性好、操作步骤简单、能够快速、准确检测出水溶液中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的方法。