[发明专利]一种采用金纳米粒子对有害物质硫脲进行检测的方法

说明书

 本发明得到国家自然科学基金 (资助号：21375095)；全国优秀博士学位论文作者专项资助资金(资助号：FANEDD-201023)；天津市应用基础研究计划重点项目(资助号：12JCZDJC21700)；天津市高校“中青年骨干创新人才培养计划”(资助号：ZX110GG015) ；天津市高等学校创新团队培养计划（资助号：TD12-5038）资助。 

技术领域

本发明属于荧光纳米材料制备领域，具体涉及一种金纳米粒子对有害物质硫脲的检测方法。 

背景技术

硫脲作为一种重要的材料在工业、医学、农业、化学等领域有广泛的用途。在农业上可以用来促进种子发芽，在工业上是沥滤金属的重要原料，在化学领域中，可以用来检测金属、Fˉ、CNˉ、氨基酸、蛋白质等。但是硫脲也有许多危害，它是一种有毒物质，可以通过皮肤被人体吸收，皮肤溶液出现瘙痒、皲裂等，且对眼睛、上呼吸道和肠胃有刺激性，引起咳嗽、头痛、嗜睡、无力等不适。金纳米粒子即指直径在1～100nm内的金颗粒，金纳米粒子的尺寸不同，颜色也会不同。自金纳米粒子被发现以来，由于其具有独特的光电学性质，毒性较小，现已被广泛的用于传感和检测。 

传统检测硫脲的方法有气相色谱法、傅里叶红外光谱法、高效液相色谱法、电化学法、化学发光法、比色法等。这些方法存在检测时间长、检测过程复杂、仪器昂贵、检测灵敏度低等不足。本发明利用金纳米粒子独特的光学性质和硫脲与金纳米粒子之间的特殊相互作用，采用比色法检测水体系中的硫脲，可通过反应体系紫外吸收光谱变化实现对硫脲的快速灵敏检测。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、反应迅速、灵敏度高的水体系中硫脲的一种检测方法。 

为实现上述目的，本发明公开了金纳米粒子在检测有害物质硫脲中的应用。同时也公开了采用金纳米粒子检测水体系中硫脲的方法，它是按如下的步骤进行： 

a) 柠檬酸钠包覆的金纳米粒子的制备：取一个25 mL三口圆底烧瓶，加入10 mL 4 mM氯金酸水溶液，在磁力搅拌下回流加热至溶液沸腾。向沸腾的氯金酸溶液中加入1 mL 38.8 mM柠檬酸三钠溶液，继续加热，溶液由浅黄色逐渐变成酒红色，再加热30 min停止，在不断搅拌下将反应液逐渐冷却至室温。15000 rpm离心分离20 min。吸去上清液，将金纳米粒子重新分散在4 mM的柠檬酸钠溶液中，4 oC避光保存。

b) 上述制备方法制备的金纳米粒子在检测有害物质硫脲上的应用：采用0.5 mL 金纳米粒子溶液，加入1.5 mL高纯水稀释。向其中加入适量HCl调节反应体系pH至4，然后加入100 μL 4 ppm Fe³⁺溶液，数分钟后加入待测溶液。待反应体系稳定后测定反应液紫外吸收光谱。 

本发明公开的比色法金纳米粒子检测硫脲方法与现有的技术相比，具有以下的有益效果： 

（1）本发明所提供的检测方法有较宽的检测范围和较低的检出限。

（2）本发明利用纳米金检测硫脲过程简单，易于操作，且紫外光谱仪较常见。 

（3）本发明采用比色法检测，非常直观，非常方便，有利于今后的推广。 

本方法与其他方法的比较如表1： 

                                                    

结论：

说明本方法有较宽的检测范围和较低的检出限。

附图说明： 

图1为金纳米粒子的紫外光谱图，本专利中合成的金纳米粒子在520 nm处有明显尖锐的吸收峰，且稀释后最大吸收波长不变，说明成功的合成了粒径为12 nm的金纳米粒子，金纳米粒子的分散性和粒径均一性很好。

图2为反应体系pH优化图，说明在pH = 4的情况下，本方法检测硫脲的灵敏度最高。 

图3为反应体系中Fe³⁺ 浓度优化图，说明了在反应体系中Fe³⁺ 浓度为200 ppb时，Fe³⁺ 对金纳米粒子稳定性的影响最小。 

图4为金纳米粒子检测硫脲的紫外光谱图，说明了随硫脲浓度的增大，反应体系的紫外吸收强度逐渐减低。 

   图5为金纳米粒子检测硫脲的线性范围图，说明了在硫脲浓度为0.6 ppb-60 ppb范围内，反应体系中硫脲的浓度与紫外吸收光谱强度呈线性关系。 

具体实施方式