[发明专利]基于分析物催化聚合反应的Hg2+比色检测方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米化学传感技术领域，具体涉及一种基于分析物催化聚合反应的Hg²⁺比色检测方法。

背景技术

汞离子（Hg²⁺）是具有严重生理毒性的重金属离子之一。Hg²⁺能够在动物和植物体内积累，并通过食物链逐步富集，其浓度可成千上万甚至百万倍地增加，最终威胁人类健康，例如可严重损害人体的神经、皮肤粘膜、泌尿及生殖等系统，甚至导致死亡。《中华人民共和国环境保护法》所制定的生活饮用水和农田灌溉水的水质标准中规定Hg²⁺含量不得超过0.001 mg/L。为保障食物、水和环境中的Hg²⁺不影响人体健康和生命安全，对食物、水和环境中的痕量Hg²⁺进行定量检测意义重大。现有的Hg²⁺检测技术主要包括电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法等。然而，这些方法普遍存在操作步骤繁琐费时、不能用于现场分析等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于分析物催化聚合反应的简单高灵敏Hg²⁺比色检测方法。

本发明的思路：低浓度邻苯二胺小分子可有效介导表面带负电荷的金纳米颗粒凝集导致反应溶液发生由红变蓝的颜色改变反应。而少量的Hg²⁺即能高效、特异地催化氧化聚合邻苯二胺小分子为聚邻苯二胺（聚合物），从而抑制上述溶液变色反应。金纳米颗粒凝集导致反应溶液发生颜色改变的程度反比于样本中Hg²⁺浓度。因此，通过肉眼观察反应溶液的颜色变化即可实现Hg²⁺的简单高灵敏定性或半定量检测。若借助紫外可见分光光度计则可进一步实现目标金属离子分析物的准确定量检测。

具体步骤为：

步骤一，将Hg²⁺样本溶液与邻苯二胺溶液混合，邻苯二胺小分子被Hg²⁺催化氧化聚合化为聚邻苯二胺，制得反应溶液。

步骤二，向步骤一制得的反应溶液中加入表面呈负电荷性质的金纳米颗粒红色溶液，制得混合溶液，混合溶液中剩余的邻苯二胺小分子将介导表面呈负电荷性质的金纳米颗粒凝集，金纳米颗粒的凝集程度与样本溶液中Hg²⁺的浓度呈反比，肉眼观测该混合溶液的颜色变化进行定性或半定量分析，或使用光度计进行定量分析，即实现Hg²⁺比色检测。

所述表面呈负电荷性质的金纳米颗粒通过以下任意一种方式获得：金纳米颗粒在原位合成中表面吸附了还原剂的阴离子或者金纳米颗粒合成完成后被进一步修饰上可电离呈负电荷性质的分子。

所述光度计为台式光度计和便携式光度计中的一种。

与现有的Hg²⁺检测方法相比，本发明的突出优点在于：

1）整个Hg²⁺分析过程中的操作极为简单，未经专业技能培训的操作人员也能开展实验；2）通过协同邻苯二胺有效介导金纳米颗粒凝集反应和Hg²⁺高效、特异催化氧化聚合邻苯二胺小分子为聚邻苯二胺，显著提高方法的检测灵敏度；3）仅需肉眼观测溶液颜色的改变，即可实现Hg²⁺的高灵敏定性或半定量分析，或可通过借助便携式光度计进一步实现分析物的准确定量检测，在极大降低分析成本的同时还能用于Hg²⁺样本的现场分析和即时检测；4）本发明可直接推广应用于医学诊断、环境监测、食品安全等诸多领域里各类型样本中Hg²⁺分析物的简单、经济、快速、超灵敏、特异的定性与定量检测。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例2中基于分析物催化聚合反应的Hg²⁺比色检测方法的原理示意图。

图中标记：1-1—无色超纯水；1-2—邻苯二胺；2—检测试管；3-1—超纯水；3-2—Hg²⁺；4—聚邻苯二胺；5-1—红色溶液；5-2—金纳米颗粒；6—肉眼；7—便携式分光光度计。

图2为本发明实施例1中使用基于分析物催化聚合反应的Hg²⁺比色检测方法分别检测（A）10 μM Hg²⁺样本溶液与（B）空白样（超纯水）所得比色结果的比较。