快速检测Cr3+和Al3+的配体-纳米金探针及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种用于快速检测Cr3+和Al3+的配体‑纳米金探针和快速检测试剂以及Cr3+和Al3+的快速检测方法。所述配体‑纳米金探针包括Cr3+和Al3+的特异性配体和与所述特异性配体连接的纳米金。所述快速检测试剂含有本发明配体‑纳米金探针和Al3+掩蔽剂或Cr3+掩蔽剂，Cr3+和Al3+的快速检测方法是采用快速检测试剂进行检测。配体‑纳米金探针和快速检测试剂同时具有独特的光学特性和对Cr3+和Al3+特异性结合能力，能够实现对Cr3+和Al3+的特异性结合，引起纳米金发生聚集并导致其颜色发生变化，通过肉眼观察或借助紫外‑可见分光光度计实现对Cr3+和Al3+高特异性、灵敏性快速检测。

说明书

技术领域

本发明属于检测试剂技术领域，具体涉及一种快速检测Cr

背景技术

Cr

Al作为自然界中最丰富的金属，其独特的物理和化学特性使其成为现代工业生活中极其重要的有色金属。Al在被广泛应用的同时，产生的Al

目前，检测Cr

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种快速检测Cr

为了实现本发明的发明目的，本发明的一方面，提供了一种Cr

将Cr

将所述配体-纳米金探针与掩蔽剂混合，配制成用于Cr

将待检测样品加入至所述快速检测试剂中进行混合处理，观察混合溶液的颜色变化结果，并结合所述掩蔽剂的种类，按照如下原则判断待检测样品是否含有Cr

当所述混合溶液的颜色变成蓝色，且所述掩蔽剂为Al

当所述混合溶液的颜色变成蓝色，且所述掩蔽剂为Cr

当所述混合溶液的颜色前后无变化，待检测样品不含有Al

本发明的另一方面，提供了一种用于快速检测Cr

本发明的再一方面，提供了一种用于快速检测Cr

将Cr

将所述碱性配体溶液与纳米金分散液混合处理并进行络合反应处理，生成配体-纳米金探针；

和/或

在制备纳米金时，加入Cr

本发明的又一方面，提供了一种用于Cr

与现有技术相比，本发明Cr

本发明用于快速检测Cr

本发明用于快速检测Cr

附图说明

图1为本发明实例以TADA配体的配体-纳米金探针装配示意图和Cr

图2为本发明实例配体-纳米金探针和纳米金颗粒的紫外-可见吸收光谱图；

图3为本发明实例配体-纳米金探针所含的纳米金颗粒的TEM照片；

图4为本发明实例配体-纳米金探针制备方法的工艺流程示意图；

图5为本发明实例Cr

图6为本发明实例Cr

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。

一方面，本发明实施例提供了一种用于快速检测Cr

在一实施例中，配体-纳米金探针所含的特异性配体2为1,2,3-三唑-4,5-二羧酸(TADA)、4,4’-二氨基二苯砜、4-氨基马尿酸(PAH)中的至少一种。选用该优选的特异性配体2一方面能够与纳米金1牢固结合，提高配体-纳米金探针结构的稳定性；另一方面能够与带正电的目标Cr

在另一实施例中，纳米金1的粒径优选为30±2nm。该范围的纳米金1分散性好，而且与特异性配体2结合更加稳定。其中，纳米金1颗粒的TEM照片如图3所示。

相应地，本发明实施例还提供了上文配体-纳米金探针的制备方法。该配体-纳米金探针制备方法一，其的工艺流程如图4所示，结合图1，配体-纳米金探针制备方法包括如下步骤：

步骤S01：将Cr

步骤S02：将所述碱性特异性配体2溶液与纳米金1分散液混合处理并进行络合反应处理，生成配体-纳米金探针B。

其中，步骤S01中配制碱性特异性配体2溶液以提高特异性配体在步骤S02中的络合反应效率。在一实施例中，碱性溶液的pH调为7.3～7.5，所含碱性物质的浓度可以是0.5-1mmol/L，在具体实施例中，碱性溶液中碱性物质可以但不仅仅为氢氧化钠。在另一实施例中，特异性配体2溶液的浓度为0.2-0.3mmol/L。在该浓度的碱性溶液和特异性配体溶液，一实施例中，碱性溶液和特异性配体2溶液可以按照体积比为1:29进行混合处理，形成碱性特异性配体溶液。

在具体实施例中，所述特异性配体2溶液中的特异性配体如上文本发明实施例配体-纳米金探针所含的特异性配体2，如1,2,3-三唑-4,5-二羧酸(TADA)、4,4’-二氨基二苯砜、4-氨基马尿酸(PAH)中的至少一种。

步骤S02中，碱性特异性配体溶液与纳米金1分散液混合处理和络合反应处理，纳米金1被络合在该特异性配体上，形成如图1中B所示的配体-纳米金探针。在一实施例中，络合反应处理的温度为60-100℃，具体的可以是60℃。通过对络合反应处理温度的优化，提高络合反应的效率。

另外，鉴于纳米金1的经济成本考虑，碱性特异性配体溶液与纳米金1分散液在加料混合处理过程中，特异性配体2相对纳米金1稍微过量。

在进一步实施例中，待络合反应处理后，还包括对络合反应处理后的混合液进行固液分离的步骤，如图4中的步骤S03：将络合反应处理后的混合液进行固液分离处理，并对沉淀进行洗涤处理。通过步骤S03以除去混合液中的余量的配体2和溶剂等。在具体实施例中，固液分离处理可以但不仅仅为离心分离处理，如室温下15000rpm/min条件下离心20min。洗涤处理可以采用超纯水重悬，如此重复离心洗涤至少一次。

另外，步骤S02中的纳米金1可以按照下文实施例11中方法进行制备获得。

该配体-纳米金探针制备方法二：其制备方法包括如下步骤：

在制备纳米金1时，加入Cr

其中，特异性配体2如方法配体-纳米金探针制备方法一种所述的特异性配体，为了节约本发明实施例说明书篇幅，在此不再对配体-纳米金探针制备方法二中的特异性配体2做赘述。基于经济成本考虑，特异性配体2依然是相对纳米金1稍微过量。

因此，上文配体-纳米金探针的制备方法直接将Cr

另一方面，基于上文配体-纳米金探针和其制备方法，本发明实施例还提供了一种用于Cr

在一实施例中，快速检测试剂所含的配体-纳米金探针的浓度为0.03-0.2mM，所含的Al

在另一实施例中，快速检测试剂所含的Al

另外，快速检测试剂的溶剂可以是水、丙酮、乙醇中的至少一种，具体如超纯水。

再一方面，基于上文本发明实施例配体-纳米金探针和快速检测试剂，本发明实施例还提供了一种Cr

步骤S04：将Cr

步骤S05：将配体-纳米金探针B与掩蔽剂混合，配制成用于Cr

步骤S06：将待检测样品加入至所述快速检测试剂中进行混合处理，观察混合溶液的颜色变化结果，并结合所述掩蔽剂的种类，判断待测试剂是否所含的Cr

其中，步骤S04的配体-纳米金探针制备方法可以按照上文本发明实施例配体-纳米金探针制备方法直接制备，也可以直接采用上文本发明实施例配体-纳米金探针。步骤S05中配制的快速检测试剂为上文本发明实施例快速检测试剂，也即是可以按照上文本发明实施例快速检测试剂所含的组分及其含量进行配制，而且具体的特异性配体、纳米金、掩蔽剂的种类、浓度等均如上文所述。因此，为了节约篇幅，在此不再对步骤S04和步骤S05作赘述。

步骤S06中当待检测样品加入至所述快速检测试剂中后，基于上文本发明实施例配体-纳米金探针的特性，当待检测样品中含有Cr

基于该显色原理，待检测样品中含有Cr

当待测物中不含有目标物时，配体-纳米金探针所含的纳米金会在配体-纳米金探针所含特异性配体的保护下，在混合溶液中不发生聚集现象，保持如图1中B所示的状态，因此，混合溶液的颜色保持不变，如仍为酒红色。

基于上述原理，步骤S06中判断待测试剂是否所含的Cr

(1)当混合溶液的颜色变成蓝色，且掩蔽剂为Al

(2)当混合溶液的颜色变成蓝色，且掩蔽剂为Cr

(3)当混合溶液的颜色前后无变化，待检测样品不含有Al

根据该第(1)至第(3)点，可以定性的判断检测样品含Al

在进一步实施例中，对于步骤S06中混合溶液的颜色变成蓝色时，也即是上述第(1)至第(2)点的情况，还包括将混合溶液于400-800nm的紫外-可见光谱分析，实现对目标物Cr

因此，上述各实施例中快速检测方法利用本发明实施例配体-纳米金探针，能够有效提高对Cr

现以配体-纳米金探针、快速检测试剂和Cr

1.配体-纳米金探针实施例

实施例11

本实施例提供了配体-纳米金探针及其制备方法。

所述配体-纳米金探针包括1,2,3-三唑-4,5-二羧酸(TADA)配体和与1,2,3-三唑-4,5-二羧酸(TADA)配体连接的纳米金。

配体-纳米金探针及其制备方法包括如下步骤：

S1.纳米金的制备方法步骤如下：

a.在烘干后的容器中加入250ml浓度为0.25mM的氯金酸溶液，在搅拌下加热至沸腾，迅速加入10ml浓度为38.8mM的柠檬酸钠溶液，保持沸腾25min；

b.停止加热，继续搅拌20min，再冷却至室温，即得到平均粒径约为30nm的纳米金颗粒；

其中，超纯水的电阻率大于等于18.2MΩ.cm。

S2.配体-纳米金的制备方法步骤如下：

(1)将上述制备的纳米金于锥形瓶中；

(2)用缓冲溶液(PBS)将氢氧化钠溶液pH调至7.3～7.5；

(3)将上述(2)中氢氧化钠溶液加入到浓度为0.25mM的TADA溶液中，氢氧化钠与TADA溶液的体积比为1:29；

(4)将上述(3)中氢氧化钠和TADA的混合溶液加入到最开始(1)中装有纳米金的锥形瓶中，氢氧化钠和TADA的混合溶液与纳米金的体积比为1.5:1；

(5)将(4)中混合溶液在60℃下加热搅拌1h；

(6)将(5)中充分进行络合反应得到的配体-纳米金探针通过离心分离，吸出上清液，再加入等量体积的超纯水重悬，如此重复离心洗涤3次，以去除未与纳米金结合的配体，即得到所述的配体-纳米金探针。

实施例12

本实施例提供了配体-纳米金探针及其制备方法。

所述配体-纳米金探针包括4-氨基马尿酸(PAH)配体和与4-氨基马尿酸(PAH)配体连接的纳米金。

配体-纳米金探针及其制备方法包括如下步骤：

S1.纳米金的制备方法步骤如下：

a.在烘干后的容器中加入250ml浓度为0.25mM的氯金酸溶液，在搅拌下加热至沸腾，迅速加入10ml浓度为38.8mM的柠檬酸钠溶液，保持沸腾25min。

b.停止加热，继续搅拌20min，再冷却至室温，即得到平均粒径约为30nm的纳米金颗粒；

其中，超纯水的电阻率大于等于18.2MΩ.cm。

S2.配体-纳米金的制备方法步骤如下：

(1)将上述制备的纳米金于锥形瓶中；

(2)用缓冲溶液将氢氧化钠溶液pH调至7.3～7.5；

(3)将上述(2)中氢氧化钠溶液加入到浓度为0.25mM的PAH溶液中，氢氧化钠与PAH溶液的体积比为1:15；

(4)将上述(3)中氢氧化钠和PAH的混合溶液加入到最开始(1)中装有纳米金的锥形瓶中，氢氧化钠和PAH的混合溶液与纳米金的体积比为1:1；

(5)将(4)中混合溶液在80℃下加热搅拌1h；

(6)将(5)中充分进行络合反应得到的配体-纳米金探针通过离心分离，吸出上清液，再加入等量体积的超纯水重悬，如此重复离心洗涤3次，以去除未与纳米金结合的配体，即得到所述的配体-纳米金探针。

实施例13

本实施例提供了“一步法”制备配体-纳米金探针：

所述配体-纳米金探针包括1,2,3-三唑-4,5-二羧酸(TADA)配体和与1,2,3-三唑-4,5-二羧酸(TADA)配体连接的纳米金。

配体-纳米金探针及其制备方法包括如下步骤：

a.在烘干后的容器中加入100ml浓度为0.25mM的氯金酸溶液，0.2ml浓度为0.2μM的TADA和150ml超纯水，搅拌均匀后，加入3ml浓度为40mM的硼氢化钠溶液，继续搅拌20min；

b.停止搅拌，即得到平均粒径约为20的配体-纳米金探针。

其中，超纯水的电阻率大于等于18.2MΩ.cm。

2.快速检测试剂实施例

实施例21

本实施例提供了一种用于Cr

实施例22

本实施例提供了一种用于Cr

实施例23

本实施例提供了一种用于Cr

3.快速检测方法实施例

实施例31

本实施例提供了一种Cr

S1：分别配制具有浓度梯度的Al

S2：将Al

将Cr

观察S2中混合溶液的颜色变化结果，并结合所述掩蔽剂的种类，按照如下原则判断待检测样品是否含有Cr

将Al

当步骤S1中待测样品溶液与含有Cr

当步骤S1中待测样品溶液与含有Cr

当步骤S1中待测样品溶液与含有Cr

当步骤S1中待测样品溶液与含有Cr

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。