[发明专利]一种纳米金溶液及利用该纳米金溶液检测Co2+的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境科学、检验化学、分析化学和计算化学领域，特别是涉及一种钴离子(Co²⁺)的极度灵敏地快速比色检测分析。

背景技术

钴元素是人和动物所需的基本微量元素之一。作为维生素B₁₂的组成部分，Co²⁺能够促进血红蛋白细胞的形成。但是，过量的Co²⁺进入人或动物体内将产生毒性。若人或动物长期使用被Co²⁺污染的水，Co²⁺将会产生毒副作用，使人或动物患上各种各样的疾病，如厌食、脸部发红、血管扩张、心率加快、贫血、心肌病等。因此测定环境水中Co²⁺含量显得十分重要。

目前，测定Co²⁺含量的仪器设备有：电耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、原子吸收(AAS)和原子荧光吸收(AFS)等。但是上述仪器价格昂贵、设备笨重不便于携带，用于测定Co²⁺含量时往往存在样品制备步骤复杂、其它离子干扰严重等缺陷。目前，资金匮乏、技术不成熟或条件不具备的单位或个体无法采用上述昂贵仪器设备检测Co²⁺，导致污染源扩大或Co²⁺含量超标的环境水被饮用。而且，上述仪器设备笨重不便于携带，不能用于现场实时、实地检测环境水中Co²⁺含量。为了避免或减少Co²⁺对环境水体造成的污染，确保人类和动物的健康生存，必须做到单位或个人能够实时及实地检测环境水中Co²⁺含量。

采用试剂的比色分析方法价格低廉便于携带，能够达到上述要求。目前，比色分析法已被应用于检测水溶液中的Co²⁺含量。例如，华中师范大学李海兵教授课题组使用功能化纳米银检测分析Co²⁺含量(参见文献：Appl.Mater.Interfaces，2(2010)684)，比色检测限达到7×10^-6M(其中M指代mol/L)，高于我国规定饮用水中Co²⁺含量最高限8.5×10^-7M(参见国家标准：National Standards of P.R.China(1993)GB/T 14848-93)。

因此，研发一种具有检测灵敏度高、检测速度快、选择性好以及实用性强的检测环境水中Co²⁺含量的方法，并且该方法能够达到低于8.5×10^-7M的检测限度，将在实际应用中，尤其是环境科学、检验化学和分析化学领域中具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述检测水溶液体系中微量Co²⁺的技术现状，提供一种纳米金溶液以及利用该纳米金溶液检测Co²⁺的方法，该方法检测Co²⁺的灵敏度极高，其检测溶度能够低于8.5×10^-7M，其检测限甚至达到5×10^-10M，并且检测速度快、选择性好、成本低廉、便于携带，是一种具有广阔应用前景的检测方法。

为了实现上述技术目的，发明人在长期的科研实践基础上，结合大量的实验制备出一种功能化纳米金溶液，该纳米金溶液以金盐为纳米金粒子来源，通过金硫键(Au-S)将含有硫元素和碳氧基团(O＝C＝O)的离子团簇修饰在纳米金表面而得到。具体的制备方法包括如下步骤：

(1)以金盐为金纳米粒子来源，以季铵盐为表面活性剂，硼氢化钠(NaBH₄)、硼氢化钾(KBH₄)或抗坏血酸(L-Ascorbic acid)为还原剂取一定量的金盐溶液，加入表面活性剂，搅拌后加入还原剂，制得纳米金混合溶液；

所述的季铵盐的分子式为CH₃(CH₂)_mNX(CH₃)_n(CH₂)_p(C₆H₅)_q，其中m＝7～15，n＝2或3，p＝0或1，q＝0或1，X＝Cl、Br、I或F；

(2)在所述的纳米金混合溶液中加入含有巯基(-SH)和羧基(-COOH)的易溶于水的化合物，然后将得到的混合溶液的pH值调至5.0～11.0，密封搅拌后得到含硫元素和碳氧基团(O＝C＝O)的离子团簇修饰的纳米金溶液。