一種強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子合成及檢測硫離子的方法
【專利摘要】一種強(qiáng)散射強(qiáng)度銀納米粒子的合成方法，本方法首先以變性天然魚精DNA為穩(wěn)定劑來合成強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子，并基于硫離子對銀納米粒子的光散射強(qiáng)度減弱作用，建立了檢測硫離子的分析方法。該體系在467 nm處光散射強(qiáng)度最大，且光散射強(qiáng)度變化值與硫離子濃度呈線性關(guān)系(RLS=5.12×109c?61.50,r=0.9915)，線性范圍為5.0×10?9?1.0×10?7mol L?1，檢測限為2.8×10?9mol L?1(3s/k)。基于此線性關(guān)系，可以成功檢測實(shí)際水樣中硫離子的含量。
【專利說明】
-種強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子合成及檢測硫離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及材料領(lǐng)域，具體地說，是提供了一種新的具有強(qiáng)散射特征的銀納米粒 子制備方法，并W銀納米粒子的光散射性質(zhì)為基礎(chǔ)，建立一種檢測水樣中硫離子含量的方 法。
[0002]
【背景技術(shù)】： 銀納米粒子是一種新型的功能材料，顯示出不同于常規(guī)材料的熱、光、電、磁、和催化等 一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)性能。因此，在生物、醫(yī)藥W及環(huán)境等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景， 如用于生物成像、生化分析檢測、光電器件、光催化、金屬離子檢測及雙光子成像等。
[0003] 另一方面，硫離子會損害粘膜并且可W導(dǎo)致昏迷和呼吸問題，質(zhì)子化了的HS-或硫 化氨甚至比硫離子本身更有毒。如低濃度（50 ppm)硫化氨可W刺激結(jié)膜，而在稍高濃度 (500 ppm)就會導(dǎo)致永久性的損傷大腦組織，導(dǎo)致意識喪失，甚至窒息死亡。因此，硫離子檢 測具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。目前，常見的檢驗(yàn)硫離子的方法有比色法、電化學(xué)分析方法、 氣相色譜法、毛細(xì)管電泳法等，盡管W上方法靈敏度較好，但是它們對設(shè)備和試劑的要求 高，而且操作復(fù)雜。
[0004] 所W，通過新途徑合成具有特定性能的銀納米粒子，并W其為基礎(chǔ)建立操作簡單、 反應(yīng)快速、成本低的檢測硫離子的方法是本領(lǐng)域重要的研究方向。本實(shí)驗(yàn)W天然變性魚精 DNA為穩(wěn)定劑，抗壞血酸為還原劑，與硝酸銀在40 °C的水浴中加熱攬拌反應(yīng)4.0 h，得到具 有強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子?；诹螂x子可W減弱合成的銀納米粒子的光散射強(qiáng)度，建立 了一種簡單的檢測硫離子的方法，該方法使用的試劑便宜、操作簡單、靈敏度高，能對水樣 品中痕量硫離子進(jìn)行定量檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在開發(fā)一種新的具有強(qiáng)散射特征的銀納米粒子制備方法，并W銀納米粒 子的光散射性質(zhì)為基礎(chǔ)，建立一種檢測水樣中硫離子含量的方法，利用硫離子可W減弱銀 納米粒子的光散射強(qiáng)度，建立了一種簡單的檢測硫離子的方法，該方法試劑便宜、操作簡 單、靈敏度高，能對痕量硫離子進(jìn)行定量分析檢測。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子的合成方法，包括步驟： (1) 所用溶液的準(zhǔn)備 制備0.08g L-1 變性的魚精DNA溶液、0.005 mol L-iAgN〇3溶液、0.075 mol L-1 VC溶液、 0.2 mol L-1 NaOH溶液、0.001 mol L-i^2S儲備液備用； (2) 強(qiáng)散射銀納米粒子的制備 取變性DNA(0.08gL-l)溶液29.4份加入0.6份AgN03(0.005 molL-l)溶液，置于冰箱 中24 h后，使銀離子充分吸附到DNA上，得DNA與銀離子的混合溶液;按體積份計，取4.0份的 VC (0.075 mol L-i)、5.0 份化0H (0.2 mol L-i)、1.0 份超純水、30.0 份 DNA與銀離子 的混合溶液于燒杯中，在40 °C的水浴中加熱攬拌4.0 h，制得具有強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒 子。
[0007] 步驟（2)中溶液最終濃度 CssDNA =0.0588 g L-i，CAgN〇3 =7.5Xl〇-5mol L-i，cvc= 7.5X10-3 mol L-i，CNa〇H=2.5Xl〇-2 mol [1。
[0008] -種利用權(quán)利要求1所述的強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子檢測硫離子的方法，包括步 驟： (1) W稀釋一定倍數(shù)的銀納米粒子溶液為探針，將硫離子溶液加入到探針溶液中，反 應(yīng)20min后，會導(dǎo)致光散射強(qiáng)度減弱，建立光散射強(qiáng)度變化值（Λ/ )與硫離子濃度(C)之間的 定量關(guān)系，.邊I與硫離子濃度(C)之間的定量關(guān)系為簿1=5.12 X 109c - 61.50 (C, mol/ L，r=0.9915)D
[0009] (2) W稀釋一定倍數(shù)的銀納米粒子溶液為探針溶液，將待檢測溶液加入到探針溶 液中，反應(yīng)20 min后，根據(jù)與硫離子濃度（C)之間的定量關(guān)系：d；=5.12X109c- 61.50 (C，mol/L，r=0.9915)，實(shí)現(xiàn)對待測溶液中硫離子濃度的檢測。
[0010] 所述定量關(guān)系是基于:銀納米粒子在467 nm處光散射光譜強(qiáng)度的變化值（Λ/ )與 硫離子濃度(C)之間存在的線性關(guān)系建立的。
[0011 ] 所述步驟（2)中硫離子與銀納米粒子的反應(yīng)時間為20 min,用化itton-Robinson 緩沖溶液控制反應(yīng)體系的pH值為4.78。
[0012] 本發(fā)明在40 °C的水浴下，W天然魚精DNA為穩(wěn)定劑，用抗壞血酸為還原劑，與硝酸 銀在40 °C的水浴中加熱攬拌反應(yīng)4.0 h，得到強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子。W稀釋一定倍數(shù) 的銀納米粒子溶液為探針，將硫離子溶液加入到探針溶液中，反應(yīng)20 min后，會導(dǎo)致光散射 強(qiáng)度減弱，建立光散射強(qiáng)度的減小值與硫離子濃度之間的定量關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)檢測溶液中 硫離子的濃度。構(gòu)建的硫離子檢測方法，具有很高的靈敏度和選擇性，檢測過程簡單、快速， 無需任何預(yù)處理，可W應(yīng)用于實(shí)際水樣中硫離子的含量檢測，有實(shí)際應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[OOU]圖巧合成的銀納米粒子(1)和銀納米簇(2)的光散射對比圖； 圖2合成的銀納米粒子的TEM圖； 圖3為1.0' 10-7 mol [1的各種陰離子對銀納米粒子光散射改變柱狀圖； 圖4為銀納米粒子檢測硫離子光散射強(qiáng)度變化圖。
[0014]具體實(shí)施例： W下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[001引（1)所用溶液的準(zhǔn)備： 0.0080 g魚精DNA溶解在100血的超純水中，放入沸水浴中加熱15-20 min后驟然冷 卻就得到了變性的魚精DNA溶液；稱取0.085 g AgM)3固體溶解在超純水中，制得lOOmL 0.005 mol L-iAgN03溶液;稱取0.660?抗壞血酸(VC)溶解在超純水中，制得50 mL 0.075 mol [1 VC溶液;稱取0.400g氨氧化鋼固體溶解在超純水中，制得50血0.2 mol [1 NaOH 溶液;稱取0.0120g九水硫化鋼固體溶解在超純水中，制得50mL 0.001 mol L-i化2S儲備液， 并由此溶液稀釋得到一系列的NasS溶液。
[0016] (2)強(qiáng)散射銀納米粒子的制備過程 取29.4血變性DNA(0.08gL-l)溶液加入0.6血AgN03(0.005 molL-l)溶液，置于冰 箱中2 4 h后，使銀離子充分吸附到D N A上，得D N A與銀離子的混合溶液。取4 . ο m L的V C (0.075 mol L-i)、5.0 血化OH (0.2 mol [ι)、1.0 血超純水、30.0 mL DM與銀離子的混 合溶液于燒杯中，在40 °C的水浴中加熱攬拌4.0 h，制得了具有強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子。 溶液中各物質(zhì)的最終濃度分別為：CssDNA =0.0588 g L-1，CAgN03 =7.5Xl0-5mol L-i，cvc= 7.5X10-3 mol L-i，CNa0H=2.5Xl0-2 mol [1。
[0017] (3)強(qiáng)散射銀納米粒子的制備條件優(yōu)化 各物質(zhì)的濃度(合成溶液中的最終濃度)對合成的銀納米粒子的影響，主要從合成的銀 納米粒子散射強(qiáng)度的相對大小進(jìn)行考察。
[0018] DNA的濃度對合成的強(qiáng)散射銀納米粒子的光散射強(qiáng)度有影響，探討了DNA最終溶液 分別為0.00735 g L-1，0.0147 g L-1，0.0294 g L-1，0.0441 g L-1，0.0588 g L-1， 0.0735 g 1/1時，對合成的銀納米粒子的光散射強(qiáng)度的影響，當(dāng)最終溶液中DNA的濃度為 0.0441 g 1/1，0.0588 g 1/1時光散射強(qiáng)度較強(qiáng)，而DNA濃度為0.0588 g 1/1光散射強(qiáng)度最 強(qiáng)，最終優(yōu)選濃度為0.0588 g [1。
[0019] 銀離子的濃度對合成的強(qiáng)散射銀納米粒子的光散射強(qiáng)度有影響，探討了最終溶液 中銀離子濃度分別為7.5'l〇-6mol L-1，7.5'l〇-5mol L-1，1.125'l〇-4mol L-1，1.5'1〇-4 mol ?Λ 2.25'10-4 mol 1/咐，對合成的銀納米粒子的光散射強(qiáng)度的影響，當(dāng)溶液中銀離 子的最終濃度為7.5'l(T5mol 1/1，1.125'l(T4mol 1/1時光散射較強(qiáng)，而銀離子濃度為 7.5^10^ mol [1光散射強(qiáng)度最強(qiáng)，最終優(yōu)選濃度為7.mol [1。
[0020] VC的濃度對合成的強(qiáng)散射銀納米粒子的光散射強(qiáng)度有影響，探討了最終溶液中VC 濃度分別為 1.5'l〇-3mol L-1，3.0'l〇-3mol L-1，4.5'l〇-3mol L-1，7.5'l〇-3mol L-1， 9.(Τ10-3 mol 1/1時，對合成的銀納米粒子的光散射強(qiáng)度的影響，當(dāng)最終溶液中VC的濃度為 4.5'l〇-3mol [1，7.5'l0-3mol [1 時光散射強(qiáng)度較強(qiáng)，而VC濃度為7.5'l0-3mol [1 光散 射強(qiáng)度最強(qiáng)，最終優(yōu)選濃度為7.5'10-3 mol [1。
[0021] NaOH的濃度對合成的強(qiáng)散射銀納米粒子的光散射強(qiáng)度有影響，探討了最終溶液中 NaOH濃度分別為0.005mol [1，O.Olmol [1，0.015mol [1，0.025mol [1，0.03mol [1 時對合成的銀納米粒子的光散射強(qiáng)度的影響，當(dāng)最終溶液中化OH的濃度為0.015mo 1 L-i， 0.025mol L-咐光散射強(qiáng)度較強(qiáng)，而化OH濃度為0.025mol L-i光散射強(qiáng)度最強(qiáng)，最終優(yōu)選濃 度為0.025mol [1。
[0022] 反應(yīng)溫度對合成的強(qiáng)散射銀納米粒子的光散射強(qiáng)度有影響，探究了反應(yīng)溫度分別 為25 °C，35 °C，40 °C，45 °C，50 °C，55 °別寸對合成的銀納米粒子的光散射強(qiáng)度的 影響，當(dāng)反應(yīng)溫度為40 °C，45 °C時光散射強(qiáng)度較強(qiáng)，而當(dāng)溫度為40 °別寸光散射強(qiáng)度最 強(qiáng)，最終優(yōu)選溫度為40 °C。
[0023] (4)強(qiáng)散射銀納米粒子的表征 合成的銀納米粒子溶液稀釋100倍后，在巧光分光度計上Wlex =le"的方式進(jìn)行同步掃 描，得到光散射光譜如圖1中曲線1所示，光散射光譜表明，溶液稀釋100倍后在467 nm處還 顯示很強(qiáng)光散射強(qiáng)度，說明合成的銀納米粒子具有很強(qiáng)的光散射特性。表現(xiàn)出與強(qiáng)還原劑 化BH跡原制備的銀納米簇的光學(xué)性能完全不同（如圖1中曲線2所示）。同時，對銀納米粒子 進(jìn)行TEM表征（圖2)，可W發(fā)現(xiàn)合成的銀納米粒子的大小在80 nm左右，且分散性好。
[0024] (5)強(qiáng)散射銀納米粒子用于硫離子檢測的條件優(yōu)化 硫離子與銀納米粒子的反應(yīng)時間及反應(yīng)體系的pH值對硫離子的檢測有較大影響，主要 從其對光散射強(qiáng)度的改變值的影響進(jìn)行考察。
[0025]硫離子與銀納米粒子的反應(yīng)時間對硫離子的檢測有影響，探究了反應(yīng)時間在0-40 min內(nèi)光散射強(qiáng)度的改變值，當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到20 min時，光散射強(qiáng)度改變值達(dá)到最大，所W 選用20 min為最佳的檢測時間。
[00%]體系的抑值對硫離子的檢測有影響，用化itton-Robinson緩沖溶液控制酸度，探 究了pH值分別為 1.81，2.87，3.78，4.78，5.72，6.8，7.96，8.69時，對檢測硫離子的 影響，在抑為4.7別寸，光散射強(qiáng)度的改變值達(dá)到最大，所W選用最優(yōu)的抑為4.78。
[0027] (6)強(qiáng)散射銀納米粒子對硫離子檢測的選擇性探討 取18支2.0 ml離屯、管，標(biāo)上A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、0、P、Q、R號，分別向A~R號 18支離屯、管中加入20 mL銀納米粒子水溶液和200 mL化itton-Robinson緩沖溶液（pH 4.78)，再向離屯、管中依次加入200 化1.0'1〇-6 111〇11/1分別含84〇72-，6'-，化〇3-，（：1-， Cl〇4_，C2O42-，CO32-，EDTA2-, F，Γ,肥〇3_，N02_，N03_，S2-，S2O32-，SO32-，SO42-，半 脫氨酸的溶液，最后加入二次蒸饋水定容至2.0 mL，反應(yīng)20 min后，將離屯、管中溶液依次在 巧光分光光度計上測試體系的光散射光譜，并與空白溶液的光散射光譜進(jìn)行比較，分別計 算各物質(zhì)引起的光散射強(qiáng)度的改變值(圖3)。結(jié)果表明，常見的陰離子和含硫元素的半脫氨 酸對硫離子檢測影響很小，說明該探針對硫離子檢測具有較高的選擇性。
[0028] (7)強(qiáng)散射銀納米粒子對硫離子檢測的分析參數(shù) 取7支離屯、管，分別標(biāo)上4、8、(：、0、6少、6號，向4~6號7支離屯、管中加入2〇1^銀納米粒子 水溶液和200 mLBritton-Robinson緩沖溶液(pH4.78)，再向離屯、管中依次分別加入濃度 為0、5.0X 1〇-8、1.0 X10-7、2.5 X10-7、5.0 X10-7、7.5X10-7、1.0X10-6 mol [1 的硫離子溶 液200 mL，最后加入二次蒸饋水定容至2.0 mL，待反應(yīng)20 min后，將各個離屯、管中的溶液依 次在巧光分光光度計上測試光散射光譜，記錄銀納米粒子在不同硫離子濃度存在下的光散 射光譜，結(jié)果見圖4,與空白溶液的光散射光譜圖對照，計算在467 nm處的強(qiáng)度變化值（?/ )，.茲/與硫離子濃度（C)之間的定量關(guān)系為：Α/=5.12 X 109c - 61.50 (C, mol/L，r= 0.9915)。
[0029] (8)強(qiáng)散射銀納米粒子應(yīng)用于實(shí)際樣品中的硫離子檢測 根據(jù)A/=5.12 X 109c - 61.50,按照上述檢測硫離子溶液濃度的方法，將硫離子溶 液換作實(shí)際水樣，對實(shí)際水樣中硫離子的含量進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表1。
[0030] 檢測結(jié)果表明，檢測的相對誤差為3.09%，為進(jìn)一步驗(yàn)證方法的可靠性，對實(shí)際水 樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，回收率為101.6%，表明方法用于水樣中的硫離子測定可靠。
[0031] 還需要說明的是，本發(fā)明的具體實(shí)施例只是用來示例性說明，并不W任何方式限 定本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員可W根據(jù)上述一些說明加 W改進(jìn)或變化，但 所有運(yùn)些改進(jìn)和變化都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子的合成方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 所用溶液的準(zhǔn)備 配制0.08g L-1 變性的魚精DNA溶液、0.005 mol L-iAgN〇3溶液、0.075 mol L-1 VC溶液、 0.2 mol L-1 NaOH溶液、0.001 mol L-i^2S等儲備液； (2) 強(qiáng)散射強(qiáng)度銀納米粒子的制備 取變性0酷（0.08邑[1)溶液29.4份加入0.6份4邑側(cè)3(0.005 111〇11/1)溶液，置于冰箱中 24 h后，使銀離子充分吸附到DNA上，得DNA與銀離子的混合溶液;按體積份計，取4.0份的VC (0.075 mol [1)、5.0 份化0H (0.2 mol L-i)、1.0 份超純水、30.0 份 DNA與銀離子的混 合溶液于燒杯中，在40 °C的水浴中加熱攬拌4.0 h，制得具有強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子的合成方法，其特征是：步驟 (2)中溶液最終濃度CssDNA =0.0588 g L-1，CAgN〇3 =7.5Xl〇-5mol L-i，cvc= 7.5X10-3 mol L-i，CNa〇H=2.5Xl〇-2 mol L_i。3. -種利用權(quán)利要求1所述的強(qiáng)散射強(qiáng)度的銀納米粒子檢測硫離子的方法，其特征在 于包括步驟： (1) W稀釋一定倍數(shù)的銀納米粒子溶液為探針溶液，將硫離子溶液加入到探針溶液 中，反應(yīng)20min后，會導(dǎo)致體系共振光散射強(qiáng)度減弱，進(jìn)而建立共振光散射強(qiáng)度變化值（ )與硫離子濃度（C)之間的定量關(guān)系為：.么1' =5.12X1〇9c - 61.50 (C, mol/L，r = 0.9915); (2) W稀釋一定倍數(shù)的銀納米粒子溶液為探針溶液，將待檢測溶液加入到探針溶液 中，反應(yīng)一定時間后，根據(jù)義f=5.12 Xl〇9c - 61.50 (C，mol/L，r=0.9915)，實(shí)現(xiàn)對待檢 測溶液中硫離子濃度的定量檢測。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測硫離子的方法，其特征在于，所述定量關(guān)系是基于銀納米 粒子在467 nm處的共振光散射光譜強(qiáng)度的變化值（.M')與硫離子濃度(C)之間存在的線性 關(guān)系建立的。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測硫離子的方法，其特征在于，步驟(2)中硫離子與銀納米 粒子的最佳反應(yīng)時間為20 min,用化itton-Robinson緩沖溶液控制反應(yīng)體系的pH值為 4.78。
【文檔編號】G01N21/47GK105834445SQ201610170396
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】龍云飛, 鄺陽芳, 梁勝, 陳述
【申請人】湖南科技大學(xué)