CN110118769B - 一种用于检测重金属离子的金纳米粒子及其制备方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种用于检测重金属离子的金纳米粒子及其制备方法

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***和内分泌***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***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***，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***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。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于检测重金属离子的金纳米粒子的制备方法，采用柠檬酸钠、4'-氨基-苯并-18-冠醚-6和3-巯基丙酸分别作为还原剂、修饰剂和稳定剂，将三价的金还原成零价的金，并制成稳定的、颗粒均匀的金纳米粒子(图1)；将所制备的金纳米粒子的水溶液分别加到含一定浓度的Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的溶液中，溶液颜色从红色变成灰色或灰黑色。4'-氨基-苯并-18-冠醚-6和3-巯基丙酸作为修饰剂与金纳米粒子作用，金纳米粒子具有丰富多样的氢键作用，通过其氨基-NH₂或羧基-COOH形成强的氢键作用或通过苯环形成强的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，实现对溶液中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的裸眼快速检测；通过金纳米粒子的团聚引起金纳米粒子表面等离子共振吸收峰的峰位以及强度发生变化，实现对溶液中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的定量检测。

4'-氨基-苯并-18-冠醚-6和3-巯基丙酸的结构如下图所示：

4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的结构简图和3-巯基丙酸结构简图

本发明提供的一种金纳米粒子的制备方法，具体包括如下步骤：

在圆底烧瓶中加入一定浓度的氯金酸水溶液，搅拌加热至沸腾，快速加入柠檬酸钠的水溶液，反应5～15分钟，加入4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液和3-巯基丙酸的乙醇溶液，得反应混合物溶液，反应混合物溶液的pH值用HCl调为10～13，溶液颜色由浅黄色变为红色，静置冷却至室温，制得金纳米粒子，放入0～4℃的冰箱中保存备用；

所述氯金酸水溶液的浓度为3～6mM；所述柠檬酸钠水溶液的质量分数为1％；

所述4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液的浓度为0.1mM；

所述3-巯基丙酸的乙醇溶液的浓度为0.15mM；

所述DMF为N,N-二甲基甲酰胺；所述参加反应的物质为分析纯。

本发明还提供了所述的金纳米粒子的用途，其特征在于，所述的金纳米粒子用于检测Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子，具体包括如下步骤：

将所制备的金纳米粒子的水溶液分别与不同浓度Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的标准溶液反应，根据不同的颜色变化制成标准卡片(图2)，包括空白实验结果的卡片，用于不同环境下待检测样品的现场检测；或者

将所制备的金纳米粒子的水溶液与不同浓度Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的标准溶液反应，然后通过紫外可见吸收光谱，测试反应后的金纳米粒子表面等离子共振吸收峰的峰位以及强度发生的变化，绘制紫外可见吸收光谱和标准曲线(图3)，用于不同环境下待检测样品的检测，将测试结果代入标准曲线，进行比对、计算，判断待测样品中是否存在Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子或计算待测样品中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子的浓度，从而实现对样品中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的定量检测；

裸眼检测限为Cd²⁺为10nM，Ba²⁺为20nM，Pb²⁺为50nM；

紫外可见光谱检测限为Cd²⁺为5nM，Ba²⁺为10nM，Pb²⁺为20nM；

所述待检测样品可以是矿泉水、自来水或湖水。

综上所述，本发明提供了一种金纳米粒子及其制备方法，以及用所制备的金纳米粒子用于检测Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的技术；该技术方法基于团聚机理，利用修饰剂有机化合物上的氨基或羧基能够形成强的特定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，因此，直接利用肉眼和紫外可见分光光度进行判定，即可快速地检测样品中是否含有Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子或离子的含量，实现对样品中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的快速检测。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提一种金纳米粒子及其制备方法与多种离子检测的应用技术，该技术方法操作简单方便、原料廉价易得、成本低、检测快速、灵敏度高、选择性强并且可实施现场裸眼比色检测，适用于矿泉水、自来水、湖水以及其他复杂体系中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺的快速检测，具有广泛的潜在应用价值。

附图说明

图1、本发明所述的金纳米粒子的TEM图，粒子直径范围10-20nm；

图2、本发明所述的不同检测组分的标准卡片，包括空白实验结果的卡片；其中，图2a为Cd²⁺浓度(μM)的标准卡片，图2b为Ba²⁺(μM)浓度的标准卡片，图2c为Pb²⁺(μM)浓度的标准卡片；

图3、本发明所述的不同检测组分的紫外可见吸收光谱和标准曲线，标准曲线为所述检测金属离子的紫外可见吸收强度比率与金属离子浓度之间的线性关系，纵坐标为测试组分两个最大吸收波长对应的吸收强度的比率，横坐标为相应的金属离子的浓度；

图4、不同组分的粒子表面等离子共振紫外可见吸收光谱，图中abc为4'-氨基-苯并-18-冠醚-6，3-MPA为3-巯基丙酸，AuNPs为金纳米粒子。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明的内容。

标准卡片的制作

步骤(1)将5mL5mM的氯金酸溶液加入到91mL的去离子水中，并在边搅拌、边加热至沸腾的条件下，加入4mL质量分数为1％的柠檬酸钠溶液作为还原剂，反应15min后，制得柠檬酸根还原和修饰的金纳米粒子的水溶液；

步骤(2)配置10μM的3-MPA-abc溶液：将0.1mmol的3-巯基丙酸(简写为3-MPA)溶于90mL的乙醇中，加热搅拌、溶解；然后在上述溶液中加入0.1mmol的4'-氨基-苯并-18-冠醚-6(简写为abc)和DMF溶剂10mL，加热搅拌、反应30min，添加乙醇，使溶液的体积为100mL，获得混合物溶液；取上述混合物溶液1.0mL，加99mL的乙醇进行稀释，得到最终的3-MPA-abc溶液的浓度为10μM；

用去离子水和硝酸镉配制一系列镉离子浓度的水溶液，终浓度依次为0μM、0.01μM、0.02μM、0.05μM、0.1μM、0.3μM、1μM、5μM、7μM和8μM的标准溶液，分别取不同浓度的标准溶液各0.1mL，并各自加入0.9mL步骤(1)所制备的金纳米粒子的水溶液，并加入步骤(2)中制备的3-MPA-abc溶液10μL，得混合溶液，静置20分钟，混合溶液的颜色呈现不同的变化，得到Cd²⁺离子浓度的标准卡片(图2a)，包括空白实验结果的卡片。

用去离子水和硝酸钡配制一系列钡离子浓度的水溶液，终浓度依次为0μM、0.02μM、0.05μM、0.08μM、0.5μM、1μM、5μM、8μM、10μM和15μM的标准溶液，分别取不同浓度的标准溶液各0.1mL，并各自加入0.9mL步骤(1)所制备的金纳米粒子的水溶液，并加入步骤(2)中制备的3-MPA-abc溶液10μL，得混合溶液，静置20分钟，混合溶液的颜色呈现不同的变化，得到Ba²⁺离子浓度的标准卡片(图2b)，包括空白实验结果的卡片。

用去离子水和硝酸铅配制一系列铅离子浓度的水溶液，终浓度依次为0μM、0.05μM、0.1μM、0.3μM、0.5μM、0.8μM、1μM、3μM、5μM、和6μM的标准溶液，分别取不同浓度的标准溶液各0.1mL，并各自加入0.9mL步骤(1)所制备的金纳米粒子的水溶液，并加入步骤(2)中制备的3-MPA-abc溶液10μL，得混合溶液，静置20分钟，混合溶液的颜色呈现不同的变化，得到Pb²⁺离子浓度的标准卡片(图2c)，包括空白实验结果的卡片。

绘制标准曲线：

对上述制备得到的标准样品进行紫外-可见吸收光谱测量，在400～800nm区间内测得的紫外-可见吸收强度的变化，并记录525nm及685nm、695nm、690nm处的吸光度比值。以标准样品的浓度作为横坐标，吸光度比值作为纵坐标，制得标准曲线(图3)；通过线性拟合，得到Cd²⁺离子溶液标准曲线的线性方程为y＝0.9937 X+0.1588,R²＝0.9917；Ba²⁺离子溶液标准曲线的线性方程为y＝0.0524 X+0.0289,R²＝0.9984；Pb²⁺离子溶液标准曲线的线性方程为y＝0.0823 X+0.0213,R²＝0.9934。

利用标准卡片和标准曲线对不同浓度Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子进行检测，裸眼检测限：Cd²⁺为10nM，Ba²⁺为20nM，Pb²⁺为50nM；紫外可见光谱检测限：Cd²⁺为5nM，Ba²⁺为10nM，Pb^{2 +}为20nM；紫外可见光谱检测限的计算公式为K×SD/S,K＝3,SD为标准偏差，S为斜率。

实施例1

在圆底烧瓶中加入10mL6mM浓度的氯金酸水溶液，搅拌加热至沸腾，快速加入20mL质量分数1％柠檬酸钠的水溶液，反应15分钟后，加入30mL0.1mM的4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液和30mL0.15mM的3-巯基丙酸的乙醇溶液，得反应混合物溶液，反应混合物溶液的pH值用HCl调控为10，溶液颜色由浅黄色变为红色，静置冷却至室温，制得金纳米粒子。将制得金纳米粒子进行TEM测试，其形貌如图1所示。

实施例2

在圆底烧瓶中加入20mL3mM的氯金酸水溶液，搅拌加热至沸腾，快速加入20mL质量分数1％柠檬酸钠的水溶液，反应5分钟后，加入20mL0.1mM的4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液和30mL0.15mM3-巯基丙酸的乙醇溶液，得反应混合物溶液，用HCl调控其pH值为13，溶液颜色由浅黄色变为红色，静置冷却至室温，制得金纳米粒子。

实施例3

在圆底烧瓶中加入20mL5mM浓度的氯金酸水溶液，搅拌加热至沸腾，快速加入30mL质量分数1％柠檬酸钠的水溶液，反应10分钟后，加入40mL 0.1mM的4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液和40mL0.15mM3-巯基丙酸的乙醇溶液，反应混合物溶液的pH值用HCl调控为12，溶液颜色由浅黄色变为红色，静置冷却至室温，制得金纳米粒子。

实施例4

“矿泉水”中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子的检测

(a)取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Cd²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“矿泉水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子水溶液中，形成混合液A和混合液B；反应15分钟后，对比混合液B与混合液A的颜色，若颜色变化，则待检测的“矿泉水”溶液中存在Cd²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“矿泉水”溶液中不存在Cd²⁺离子，或者对比计算混合液B与混合液A的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“矿泉水”溶液中存在Cd²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“矿泉水”溶液中不存在Cd²⁺离子。

(b)取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Ba²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“矿泉水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子水溶液中，形成混合液C和混合液D；反应15分钟后，对比混合液D与混合液C的颜色，若颜色变化，则待检测的“矿泉水”溶液中存在Ba²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“矿泉水”溶液中不存在Ba²⁺离子，或者对比计算混合液D与混合液C的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“矿泉水”溶液中存在Ba²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“矿泉水”溶液中不存在Ba²⁺离子。

(c))取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Pb²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“矿泉水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液E和混合液F；反应15分钟后，对比混合液F与混合液E的颜色，若颜色变化，则待检测的“矿泉水”溶液中存在Pb²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“矿泉水”溶液中不存在Pb²⁺离子，或者对比计算混合液F与混合液E的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“矿泉水”溶液中存在Pb²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“矿泉水”溶液中不存在Pb²⁺离子。

实施例5

“自来水”中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子的检测

(a)取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Cd²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“自来水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液A和混合液B；反应15分钟后，对比混合液B与混合液A的颜色，若颜色变化，则待检测的“自来水”溶液中存在Cd²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“自来水”溶液中不存在Cd²⁺离子，或者对比计算混合液B与混合液A的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“自来水”溶液中存在Cd²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“自来水”溶液中不存在Cd²⁺离子。

(b)取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Ba²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“自来水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液C和混合液D；反应15分钟后，对比混合液D与混合液C的颜色，若颜色变化，则待检测的“自来水”溶液中存在Ba²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“自来水”溶液中不存在Ba²⁺离子，或者对比计算混合液D与混合液C的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“自来水”溶液中存在Ba²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“自来水”溶液中不存在Ba²⁺离子。

(c))取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Pb²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“自来水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液E和混合液F；反应15分钟后，对比混合液F与混合液E的颜色，若颜色变化，则待检测的“自来水”溶液中存在Pb²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“自来水”溶液中不存在Pb²⁺离子，或者对比计算混合液F与混合液E的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“自来水”溶液中存在Pb²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“自来水”溶液中不存在Pb²⁺离子。

实施例6

“湖水”中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子的检测

(a)取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Cd²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“湖水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液A和混合液B；反应15分钟后，对比混合液B与混合液A的颜色，若颜色变化，则待检测的“湖水”溶液中存在Cd²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“湖水”溶液中不存在Cd²⁺离子，或者对比计算混合液B与混合液A的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“湖水”溶液中存在Cd²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“湖水”溶液中不存在Cd²⁺离子。

(b)取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Ba²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“湖水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液C和混合液D；反应15分钟后，对比混合液D与混合液C的颜色，若颜色变化，则待检测的“湖水”溶液中存在Ba²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“湖水”溶液中不存在Ba²⁺离子，或者对比计算混合液D与混合液C的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“湖水”溶液中存在Ba²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“湖水”溶液中不存在Ba²⁺离子。

(c))取两份等体积相同的所制备的金纳米粒子的水溶液；配制不含Pb²⁺离子(在检测范围内)的水溶液作为对比溶液，将对比溶液和“湖水”等体积的待检测溶液分别加入到所述的两份金纳米粒子的水溶液中，形成混合液E和混合液F；反应15分钟后，对比混合液F与混合液E的颜色，若颜色变化，则待检测的“湖水”溶液中存在Pb²⁺离子，若不存在颜色变化，则待检测的“湖水”溶液中不存在Pb²⁺离子，或者对比计算混合液F与混合液E的紫外可见吸收强度和峰值，若其吸收强度和峰值发生变化，则待检测的“湖水”溶液中存在Pb²⁺离子，若没有发生变化，则待检测的“湖水”溶液中不存在Pb²⁺离子。

实施例7

鉴别区分Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子

0.9mL的金纳米粒子的水溶液，在不同的样品管中分别加入0.1mL的0.1mM镉、钡、铅离子浓度的水溶液，混匀后，再加入10uL10μM的3-MPA-abc溶液，反应15min，进行紫外-可见吸收光谱测试，结果如图4所示，不同的测试组分紫外可见吸收强度、峰值不同以及它们的颜色变化不同，可实现鉴别区分Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子。

实施例8

利用紫外-可见吸收光谱仪，测定含Cd²⁺离子的待测样品的A_695nm/A_525nm比值为0.6，代入Cd²⁺离子溶液标准曲线的线性方程y＝0.9937 X+0.1588，可以计算出X＝0.4440，即得Cd²⁺离子的浓度为0.4440μM；

实施例9

利用紫外-可见吸收光谱仪，测定含Ba²⁺离子的待测样品的A_685nm/A_525nm比值为0.6，代入Ba²⁺离子溶液标准曲线的线性方程y＝0.0524 X+0.0289，可以计算出X＝10.90，即得Ba²⁺离子的浓度为10.90μM；

实施例10

利用紫外-可见吸收光谱仪，测定含Pb²⁺离子的待测样品的A_690nm/A_525nm比值为0.6，代入Pb²⁺离子溶液标准曲线的线性方程y＝0.0823 X+0.0213，可以计算出X＝7.032，即得Pb²⁺离子的浓度为7.032μM；

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于检测重金属离子的金纳米粒子的制备方法，其特征在于，利用4'-氨基-苯并-18-冠醚-6和3-巯基丙酸作为修饰剂，制备金纳米粒子，具体包括以下步骤：

在圆底烧瓶中加入一定浓度的氯金酸水溶液，搅拌加热至沸腾，快速加入一定浓度的柠檬酸钠水溶液，反应5～15min后，加入一定浓度的修饰剂4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液和适量的3-巯基丙酸的乙醇溶液，得反应混合物溶液，反应混合物溶液的pH值用HCl调控为10～13，溶液颜色由浅黄色变为红色，静置冷却至室温，制得金纳米粒子，放入0～4℃的冰箱中保存备用；

所述氯金酸水溶液的浓度为3～6mM；

所述柠檬酸钠水溶液的质量分数为1％；

所述4'-氨基-苯并-18-冠醚-6的DMF溶液的浓度为0.1mM；

所述3-巯基丙酸乙醇溶液的浓度为0.15mM；

所述DMF为N,N-二甲基甲酰胺；

参加反应的物质为分析纯。

2.一种如权利要求1所述方法制得的金纳米粒子的用途，其特征在于，所述金纳米粒子用于检测Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子，具体包括如下步骤：

将所制备的金纳米粒子的水溶液分别与不同浓度Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的标准溶液反应，根据不同的颜色变化制成标准卡片，包括空白实验结果的卡片，用于不同环境下待检测样品的现场检测；或者；

将所制备的金纳米粒子的水溶液与不同浓度Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的标准溶液反应，然后通过紫外可见吸收光谱，测试反应后的金纳米粒子表面等离子共振吸收峰的峰位以及强度发生的变化，绘制紫外可见吸收光谱和标准曲线，用于不同环境下待检测样品的检测，将测试结果代入标准曲线，进行比对、计算，判断待测样品中是否存在Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子或计算待测样品中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺离子的浓度，从而实现对样品中Cd²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺重金属离子的定量检测；

裸眼检测限为Cd²⁺为10nM，Ba²⁺为20nM，Pb²⁺为50nM；

紫外可见光谱检测限为Cd²⁺为5nM，Ba²⁺为10nM，Pb²⁺为20nM；

所述待检测样品是矿泉水、自来水或湖水。

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