[发明专利]一种基于钌纳米粒子比色法检测硫化氢的方法

说明书

本发明提供了一种基于钌纳米粒子比色法检测硫化氢的方法，具体为：在水合肼存在条件下，钌纳米粒子可以使偶氮染料褪色。而硫化氢能与钌纳米粒子结合形成钌硫键(Ru‑S)，使钌纳米粒子降解染料的活性受到钝化。当硫化氢浓度越高时，钌纳米粒子钝化程度越深，表现出偶氮染料越不容易褪色。利用硫化氢诱导的钌纳米粒子失活，开发了一种用于检测硫化氢的新型比色法。通过优化实验参数，在最佳条件下该方法检测硫化氢在5.0‑100nM和100‑800nM的浓度范围内显示出两个良好的线性关系，检测限为0.6nM。与文献报告的比色法相比，该方法可实现快速分析，并且灵敏度极高，选择性优异，能用于对于实际样品特别是大气中硫化氢的检测具有重要意义。

技术领域

本发明涉及硫化氢的检测。尤其是一种基于钌纳米粒子比色法检测硫化氢的方法，属于 分析化学和纳米技术领域。

背景技术

硫化氢是一种腐烂的鸡蛋气味，毒性高。在污水，煤矿，石油天然气等行业会产生大量 硫化氢。另一方面，硫化氢被认为是重要的气体信号分子，参与于各种生理过程，其含量与 各种疾病有关，如阿尔茨海默、糖尿病和肝硬化等。总而言之，硫化氢的含量不仅是一个重 要的环境指标也是重要的生物医学指标，因此硫化氢的定量检测对于环境具有重要意义。

目前，用于检测硫化氢的最常见技术，如电化学，气相色谱和荧光方法等。然而，这些 方法通常需要繁琐的样品和试剂制备或复杂的仪器，不适合常规实验室和现场分析。近来， 作为经典技术的比色方法已经被广泛用于检测溶解的硫化氢，因为比色法与其他方法相比具 有显着优点，例如，低成本、简单、实用、肉眼可见等优点。

用于比色法检测硫化氢的最常见用的纳米材料是金纳米粒子。原理是硫离子与是金纳米 粒子结合会导致其聚集，使得表面等离子体波段向较长波长的移动，引起明显的颜色变化， 从而达到检测的目的。虽然这些方法非常简单，但是对硫化氢的检测灵敏度还远远不够。最 近，已经建立了一些基于目标诱导的纳米催化剂失活的比色法用于检测硫化氢。例如，金纳 米粒子具有突出的过氧化物酶活性，可以在双氧水存在下催化无色3,30,5,50-四甲基联苯胺 (TMB)氧化，产生有色产物。而硫离子的存在可以金纳米粒子催化剂的活性失活，并且建 立了硫离子浓度与失活度之间的关系，这为硫化物浓度提供了一种途径。因此，该方法具有 能够放大反应以提高灵敏度的优点。但是目前基于比色法检测硫化氢的方法灵敏度太低，不 适于微量硫化氢的检测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于钌纳米粒子催化降解偶氮染料比色法检测 硫化氢的方法，该方法不但灵敏度高，而且具有检测时间短和选择性高等优点，十分适用于 实际样品中痕量硫化氢的检测。

本发明的技术方案：首先，在水合肼存在条件下，钌纳米粒子作为催化剂能将还原剂中 的电子转移到偶氮键(-N＝N-)上，使偶氮键加氢形成氨基(-NH₂)。由于偶氮键为染料的发 色基团，因此偶氮键断裂后染颜色由料伴随着有色褪为无色。

其次。硫化氢存在下将与钌纳米粒子结合形成钌硫键(Ru-S)，使钌纳米粒子降解染料的 活性受到钝化。因此，钌纳米粒子催化活性取决于加入硫化氢的浓度，往降解染料体系中加 入不同浓度的硫化氢，直接表现为染料褪色时间的不同以及染料降解的反应速率不同。从而 达到检测硫化氢的目的。

最后，需要注意的是，本发明中有关硫化氢的测定均是针对硫化钠来完成，因为硫化钠 是硫化氢的供给体，硫化在水溶液中会产生硫化氢。

具体工艺步骤：

1)合成钌纳米粒子。前驱体为水合三氯化钌，络合剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，两者 的单体的摩尔比为1:10。在超声下将两者溶解一定体积的乙二醇中，乙二醇同时充当溶剂和 还原剂。在一定温度下可将钌的前驱体由高价还原成零价的单质。