[发明专利]一种由Hg离子触发催化活性的纳米传感器及其制备方法和在Hg离子检测中的应用

说明书

本发明提供了一种由Hg²⁺触发催化活性的纳米传感器，包括：介孔分子筛载体，和负载于介孔分子筛载体表面的锰螯合物。上述锰螯合物在Hg²⁺刺激下，可迅速增强对ABTS的氧化能力。基于此，以ABTS为指示剂，锰螯合物可特异性检测Hg²⁺，进一步地，制备得到的纯白色粉体可加工成便于测试的试纸条用于环境中废水和电池中Hg²⁺快速比色检测。检测的外部环境温和(无需额外添加剂，尤其是氧化剂)，且操作简便，成本低，特异性高，检出限低。上述纳米材料的制备过程简单，原材料便宜，非常适合于大规模工业生产，具有潜在的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及环境检测技术领域，尤其涉及一种由Hg离子触发催化活性的纳米传感器及其制备方法和在Hg离子检测中的应用。

背景技术

我国是世界上主要的产汞国，同时也是汞污染严重的国家。由于具有优良的物理化学特性，金属汞及其化合物被广泛应用于化学、医药、冶金、电器仪器、军事及其他精密高新科技领域，例如测量仪器、电子电器产品，化学药物、催化剂、汞蒸气灯、雷汞等。然而，随着汞元素在自然界中搬迁转化，对人类健康、植物生长以及土壤环境构成了严重威胁。例如，汞元素易在人体中富集，人体内的汞一旦超标容易引起恶心呕吐，严重者还可能引发肝炎、肾炎、蛋白尿、血尿和尿毒症等。如何灵敏检测水体中微量的汞元素并有效回收一直是全球的热点问题。

用于水体中汞元素检测的方法主要有电感耦合等离子体光谱法(ICP法)、原子荧光光谱法、火焰原子吸收法、电化学法等。虽然以上检测精准度较好，但同时存在检测不够便捷，检测仪器造价昂贵、检测样本前期处理繁琐等缺点，另外由于仪器笨重，使得采样后不能够即时检测。电化学分析法、高效液相色谱法、酶抑制法等需要进行实验室研究，存在测试周期长，分析步骤复杂，成本高等明显缺点。为此，开发一种简单、精确、特异性强的汞元素检测方法仍存在巨大挑战。

CN108107029A公开了一种通过紫外消解预处理技术，利用荧光法对还原后的汞信号强度进行定量分析。发明人首先借助氩气还原剂推送至还原瓶中，对其空白荧光信号进行扫描，建立基线数据，随后使用氩气将经紫外充分消解过的水样推入检测池，并对汞的信号扫描，取其峰值作为荧光信号数据。该发明中较为复杂的预处理对操作技术提出了一定要求，且检测所需的氩气不仅提高了工艺成本且对人体造成了二次危害，例如矽肺、眼部损坏等。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种由Hg离子触发催化活性的纳米传感器及其制备方法和在Hg离子检测中的应用，制备的纳米传感器可用于Hg²⁺检测，操作简单且检出限低。

本发明提供了一种由Hg²⁺触发催化活性的纳米传感器，包括：

介孔分子筛载体，和负载于介孔分子筛载体表面的锰螯合物。

本发明优选的，所述介孔分子筛载体选自MCM-41、SBA-15、KIT-6、MCM-22、ZSM-35和SAPO-11中的一种或多种。更优选为MCM-41。

本发明优选的，所述锰螯合物的螯合剂选自壳聚糖，环糊精，葡萄糖，三乙醇胺，乙二胺和PVP中的一种或多种。更优选为三乙醇胺。

本发明优选的，所述锰螯合物的负载量为0.01wt％-1wt％。

本发明提供了上述由Hg²⁺触发催化活性的纳米传感器的制备方法，包括以下步骤：

将介孔分子筛和锰源化合物在去离子水中混合均匀，在搅拌的条件下加入螯合剂，收集固体，得到由Hg²⁺触发催化活性的纳米传感器。

本发明优选的，所述锰源化合物选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和高锰酸钾中的一种或多种。