[发明专利]利用γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒检测三价铬离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于三价铬离子检测方法领域，特别涉及一种利用γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒检测三价铬离子的方法。

背景技术

铬是地壳中分布较广的元素之一，也是生活中较为常见的重金属元素。铬的常见化合物主要是+3、+6价。六价铬由于氧化性很强而毒性很强，且有很强的致突变作用，是公认的强致癌物。而三价铬的毒性仅次于六价铬，但是其用途广泛。在生理上，三价铬是人体必不可缺的微量元素。首先，三价铬可以调节糖代谢，是葡萄糖耐量因子的重要组成部分，一定程度上可以预防糖尿病；再者，三价铬可以抑制突变，有一定的防癌作用；而且，三价铬具有调节脂质代谢的作用，可以降低甘油三酯和胆固醇的含量，但是人体对三价铬的需求只是微量的，我国规定地表水三价铬的含量仅为0.5mg/L。在工业上，三价铬含量对镀铬层的质量至关重要。在产品运用中把含有三价铬的而没有六价铬的材料称为环保材料。而无论六价铬还是三价铬都是工业生产过程中所必不可缺的，如镀层、颜料、皮革制造、木材防腐剂等，随着人们生活水平的提高，对于装饰的需求日益增加致使越来越多的铬暴露在环境中，这无疑是对环境的一种负担，对人类的一大危害。因此一种方便、快速检测铬的方法对环境的保护与监测都尤为重要。而我们都知道，六价铬在一定的还原剂的作用下可以转换为三价铬，而三价铬的危害更小，因此寻找一种具有良好特异性、灵敏性、快速、方便检测三价铬的方法对于铬的检测尤为重要。

传统的三价铬离子的检测主要是借助于大型仪器，多数使用原子吸收光谱法、伏安法、表面等离子体场增强的共振光散射以及最近备受关注的比色检测法等，虽然这些方法可以检测到三价铬离子，但是由于体积笨重很难实现实时检测。比如常见的二苯碳酰二肼分光光度法具有设备简单，检测限低、精密而被广泛使用，但是该法的使用中需要加热来煮沸消解，易引起爆沸，煮沸水样剩余体积难把握，从而影响检测的准确性和精密性。硫酸亚铁铵滴定法虽然可以用来测定三价铬离子，但是样品中含有的钒可对体系产生较大影响，限制了此种方法的使用。电感耦合等离子体发射光谱法是利用电感耦合等离子炬为激发光源的一类光谱分析方法，已在常规分析中被广泛的使用，具有精密度高、分析速度快等优点，但是测试样品需要消解，而且需要借助于大型仪器，并不利于实时检测。而比色法主要是基于纳米颗粒与重金属离子作用改变纳米颗粒的分散程度，导致纳米颗粒的光信号改变，并可通过肉眼观察颜色的变化，具有简单，快速，灵敏度高等优点。

重金属纳米粒子(NPs)，如Au NPs和Ag NPs由于其表面等离子体共振（SPR）吸收峰而具有独特的光学性能。研究表明随着纳米粒子的粒径以及聚集程度的变化，其SPR峰会发生改变，这一变化可以通过紫外吸收的改变而进行定量评价，并用于比色化学传感器。此种传感器，具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、检测效果肉眼可见等优点。因此我们考虑利用γ-聚谷氨酸与三价铬离子特有的螯合作用导致的γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒的聚集来实现对三价铬离子的定量测量。其具体原理为：γ-聚谷氨酸含有丰富的-COOH，-NH₂，当加入三价铬离子时，γ-聚谷氨酸上的-COOH，-NH₂，由于三价铬离子的存在而相互靠近，从而使γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒发生聚集，导致溶液颜色发生明显改变，并产生紫外吸收的变化。根据其SPR紫外吸收值的变化与三价铬离子浓度的关系建立一种三价铬离子含量的测定方法。

查阅相关文献，目前利用γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒检测三价铬离子的方法还未见相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒检测三价铬离子的方法，该方法简单，反应条件温和，易于操作，低能耗无污染，符合绿色化学的要求，合成的γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒尺寸均匀，粒径分布在较窄的范围内，稳定性较好，可常温保存，可用于不同领域。

本发明的一种利用γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒检测三价铬离子的方法，包括：

（1）在γ-聚谷氨酸溶液中加入氯金酸溶液，搅拌后加入硼氢化钠溶液，搅拌反应1-3h，经透析得到γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒溶液，其中γ-聚谷氨酸与氯金酸的质量比为1:5，氯金酸与硼氢化钠的摩尔比为1:3；

（2）取上述制备的γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒溶液，加入三价铬离子溶液，室温放置10min，测试金纳米颗粒的紫外吸收变化，得到三价铬离子含量与紫外吸收的定量关系，其中γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒溶液和三价铬离子溶液的体积比为1:4。

所述步骤（1）中γ-聚谷氨酸为药品级，分子量为100万。