[发明专利]一种水溶液pH值的测定方法

说明书

本发明涉及一种基于金纳米棒的水溶液pH值测定方法，属于纳米材料技术领域。本方法包括以下步骤：(A)向待测溶液中加入金纳米棒溶液和刻蚀液后连续监测溶液的RGB颜色空间值，分别对应红、绿、蓝颜色分量值，直至刻蚀反应结束；(B)将GRB颜色空间值转换成色调值；(C)在极坐标体系内将色调值对刻蚀反应时间作图，求得色调在刻蚀开始后400秒内的逆转值以及整个刻蚀过程中的最大顺转值；(D)当逆转值小于38°时，将色调值的最大顺转值代入校正曲线实现pH值的测量。本发明提供的方法在测量过程中通过逆转值对金纳米棒的质量进行甄别，剔除不合格的比色探针，从而显著提高测量的精度和准确度。

技术领域

本发明涉及一种基于金纳米棒的水溶液pH值测定方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

传统测量溶液pH值的方法包括试纸、pH计等途径，但是，试纸法测量的准确度和分辨率都较差，而pH计需要较大体积的溶液才可以完成测量，而且与之配套的玻璃电极比较脆弱，保养、活化步骤比较繁琐。

金纳米棒(gold nanorods，AuNRs)是纵向伸长的金纳米粒子，具有两个LSPR吸收峰，分别对应于横向和纵向的吸收谱带。由于其极高的摩尔消光系数，金纳米棒是进行比色法测量pH值的理想探针。但是，金纳米棒作为各向异性的纳米结构，在热力学上有减小长径比、向纳米球转化的趋势。因此，长期放置之后，AuNRs的形貌分布会变得多元化，产生相当比例的其它形貌的粒子，称为劣化过程。AuNRs劣化过程严重地影响其作为比色探针测量溶液pH值的精度和准确度。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种水相pH值准确的测量方法。发明人实验发现，正常AuNRs在刻蚀过程中的色调值逐渐变大，将色调值对反应时间在极坐标内绘图时，走向为单调的顺时针方向；并且，不同pH环境下AuNRs刻蚀后，色调值的分辨率以及线性关系良好。而当使用劣化的AuNRs进行实验时，色调值的分辨率以及线性关系变差。重要的是，此时色调值在上述极坐标内绘图时显示出不同的走势，在反应初期先逆转，然后在400s之后开始顺转。根据此现象可以在实验过程中鉴别AuNRs的质量，剔除劣化比色探针，从而提高pH值测量的准确性。有鉴于此，本专利提供了一种水溶液pH值的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)向待测溶液中加入金纳米棒溶液和刻蚀液后连续监测溶液的RGB颜色空间值，分别对应红、绿、蓝颜色分量值，直至刻蚀反应结束；

(B)将GRB颜色空间值转换成色调值；

(C)在极坐标体系内将色调值对刻蚀反应时间作图，求得色调在整个刻蚀过程中的最大顺转值；

(D)将色调值的最大顺转值代入校正曲线实现pH值的测量；

所述刻蚀液由3.3mM KI和6.6M H₂O₂组成；

所述色调值(H)由RGB颜色空间通过以下方式计算：

上式中，R、G和B分别是红色、绿色和蓝色分量值，max_channel和min_channel分别为R、G、B分量值的最大和最小值；

所述最大顺转值是指在色调值-刻蚀时间的极坐标系中顺时针方向变化的最大数值。

优选的，待测溶液的体积为800μL。

优选的，金纳米棒溶液的体积为50～100μL，刻蚀液的体积为100～150μL。

优选的，所述刻蚀反应的温度为20～40℃。

优选的，所述刻蚀反应的时间为1000～2000s。

可选的，刻蚀开始后400秒内色调值对刻蚀反应时间的极坐标体系内的变化可能为逆时针变化，可以从图上读出色调值的逆转值。