本發(fā)明涉及鉛離子檢測的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及納米金包銀比色探針的制備方法及其檢測鉛離子的方法。

背景技術(shù)：

鉛是典型的慢性或積累性毒物。鉛可對許多人體器官帶來不良影響，特別是對人的肺、腎臟、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)有較大的損害；影響表現(xiàn)為腎損傷、智力下降、不育、流產(chǎn)以及高血壓，還會引起鉛腦病、多發(fā)性神經(jīng)炎、腹絞痛、溶血性貧血等。幼兒和兒童體內(nèi)鉛含量過高，會直接影響發(fā)育，而且這種影響是全身性的，具有不可逆性。目前我國兒童血鉛水平整體已有所下降，但部分地區(qū)兒童血鉛水平仍然較高，這與其居住環(huán)境和食物鉛超標等因素密切相關(guān)。

目前，鉛離子的檢測方法包括雙硫腙比色法、火焰原子吸收光譜法等。然而，這些技術(shù)一般都需要復雜的預處理，分析非常耗時，需要昂貴的儀器，選擇性較低，限制了它們的實際應用。檢測鉛離子的貴金屬納米傳感器已經(jīng)有大量的報道，大體上主要分為兩類。一類方法是基于納米顆粒的團聚反應進行的。第二類方法是基于金納米顆粒的刻蝕反應進行的。這些方法最早是在2009年（Anal. Chem. 2009, 81, 9433–9439）報道的，其原理在于，在2-巰基乙醇和硫代硫酸鈉存在下，鉛在金納米顆粒表面形成鉛金合金，鉛離子間接催化了巰基乙醇刻蝕金的反應，從而實現(xiàn)對鉛離子的高靈敏度、高選擇性檢測。此體系使用的金納米顆粒溶液是紅色的，所以，如果被測定溶液是紅色的，會對檢測結(jié)果造成影響。因此，需要開發(fā)其他顏色的納米溶液用于克服類似問題。而單純的銀納米顆粒又不能基于此類反應檢測鉛離子。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作較簡單，成本較低，選擇性好，靈敏度高的納米金包銀比色探針的制備方法及其檢測鉛離子的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，

本發(fā)明之納米金包銀比色探針的制備方法，包括以下步驟：

將氯金酸溶液和硝酸銀溶液加入燒瓶中，加熱沸騰后，加入檸檬酸鈉溶液，混合溶液沸騰回流10～30 min后，停止加熱，并攪拌至室溫，即得到橙黃色的納米金包銀比色探針溶液。

進一步地，所加入的氯金酸溶液中的氯金酸、硝酸銀溶液中的硝酸銀與檸檬酸鈉溶液中的檸檬酸鈉的摩爾比為1:2.85~3.15:11.4～11.8。

進一步地，所述氯金酸溶液的摩爾濃度為0.05～0.25 mmol/L。所述硝酸銀溶液的摩爾濃度為0.15～0.75 mmol/L。所述檸檬酸鈉溶液的摩爾濃度為0.03～0.18 mol/L。

本發(fā)明之納米金包銀比色探針檢測鉛離子的方法，包括以下步驟：

準備離心管（一般為8個），分別將100～500 μL 摩爾濃度為50～100 mmol/L的Gly-NaoH緩沖溶液（優(yōu)選pH為9.6~10.3）、300～800μL本發(fā)明所制得的納米金包銀比色探針溶液加入離心管中，混合均勻，加入20～100 μL摩爾濃度為50～250 mmol/L的硫代硫酸鈉溶液，并分別加入100～500 μL不同濃度的鉛離子（可為0 nmol/L、5 nmol/L、50 nmol/L、500 nmol/L、5 μmol/L、50 μmol/L、500 μmol/L、5 mmol/L）溶液，混合均勻，反應10～30 min后，再加入20～40 μL摩爾濃度為50～250 mmol/L的2-巰基乙醇（2-ME）溶液，震蕩，然后在室溫下靜置1～2 h。觀察反應溶液顏色變化或者檢測溶液的UV-Vis光譜變化，定性或定量分析鉛離子的存在或含量。

在上述技術(shù)方案中，若反應溶液顏色由橙黃色變淺，則待測樣品溶液中含有鉛離子，且溶液中鉛離子的濃度大于或等于5 nmol/L，若需要定量分析，檢測混合溶液中UV-Vis光譜變化，確定溶液中鉛離子的濃度；若反應溶液顏色沒有變化，說明待測樣品溶液沒有鉛離子，或者溶液中鉛離子的濃度小于5 nmol/L，若需要定量分析，檢測混合溶液中UV-Vis光譜變化，確定溶液中鉛離子的濃度或有無鉛離子。

在上述技術(shù)方案中，所述定量分析中，建立標準曲線進行定量檢測，包括以下步驟：

（1）配制不同濃度的鉛離子超純水溶液，其中，鉛離子的濃度分別為：0 nmol/L、5 nmol/L、50 nmol/L、500 nmol/L、5 μmol/L、50 μmol/L、500 μmol/L、5 mmol/L；

（2）準備8個干凈的離心管，分別將100 μL摩爾濃度為50 mmol/L的Gly-NaoH緩沖溶液（pH=10）、760 μL制得的納米金包銀比色探針溶液加入離心管中，混合均勻，加入20 μL摩爾濃度為50 mmol/L的硫代硫酸鈉溶液，并分別加入步驟（1）所制得的100 μL不同濃度的鉛離子（0-5 mmol/L，8個梯度）溶液，混合均勻，反應15 min后，再加入20 μL摩爾濃度為50 mmol/L的2-巰基乙醇（2-ME）溶液，震蕩，然后在室溫下靜置1.5小時。測定混合溶液的UV-Vis光譜變化，以y=(A₀? A)/A₀的值為縱坐標，Α₀：空白組（鉛離子濃度為0 nmol/L的溶液）的最大吸收峰的吸光度，A：加鉛離子混合溶液（鉛離子濃度＞0 nmol/L的溶液）的最大吸收峰的吸光度；以鉛離子濃度值為橫坐標繪制標準曲線，得出二者之間在50nmol/L-500 μmol/L區(qū)間呈線性關(guān)系，其方程式為 y=1.724+0.226×log(c), c為摩爾濃度，摩爾濃度單位為mol/L，相關(guān)系數(shù)R為 0.983，可用于鉛離子的定量檢測，其最低檢測下限由3σ計算為0.1nmol/L.

在上述技術(shù)方案中，所述納米金包銀比色探針檢測鉛離子溶液的檢測范圍為：5 nmol/L～5 mmol/L, 其線性范圍為50nmol/L-500 μmol/L。

本發(fā)明用檸檬酸鈉溶液還原氯金酸和硝酸銀的混合溶液，得到金包銀納米顆粒溶液；鉛離子在2-巰基乙醇和硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)輔助下對金包銀納米探針具有刻蝕反應，鉛離子濃度越大，其刻蝕效果越明顯，溶液的顏色越淡，利用紫外-可見分光光度計對溶液吸光度的測定，可以實現(xiàn)對鉛離子的檢測。

本發(fā)明的設(shè)計原理和理論基礎(chǔ)：

（1）本發(fā)明制備的直徑在納米級的納米金包銀粒子，其基本單元都是微小尺寸的粒子，故具有很多宏觀粒子所不具備的物理特性，如光學效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、介電限域效應、久保效應以及一些其他的特殊效應。

（2）金包銀納米粒子會和溶液中的 S₂O₃^2-反應， 復合物Au(S₂O₃)₂^3-會在金包銀納米顆粒表面快速形成，當溶液中加入Pb²⁺離子和2-巰基乙醇時，金包銀納米粒子表面的金迅速溶解形成Au⁺-2-ME絡(luò)合物，由于金比銀的氧化能力強，Au⁺-2-ME又迅速和納米粒子上的銀反應形成Ag⁺-2-ME，金包銀納米粒子的粒徑逐漸變小，并伴隨著紫外圖譜的改變。納米顆粒的吸收光的能力與其直徑有關(guān)，一般說來，同等濃度下，直徑越大的納米顆粒，其吸收光強度越大，直徑越小的納米顆粒，其吸收光強度較小。因此，利用納米顆粒吸收光強度與直徑的關(guān)系，獲取在不同鉛離子濃度下2-ME/S₂O₃^2—Au@AgNPs吸收光強度信息，進而實現(xiàn)對鉛離子的檢測。附圖3很好的解釋了上述所說的傳感機制，有效的證明金包銀納米顆粒能夠作為比色傳感器。

（3）選擇性測試：

準備9個干凈的離心管，分別將100 μL摩爾濃度為 50 mmol/L的Gly-NaOH緩沖溶液（pH=10）、760 μL本發(fā)明制得的納米金包銀比色探針溶液加入離心管中，混合均勻，加入20 μL摩爾濃度為 50 mmol/L的硫代硫酸鈉溶液，并分別加入100 μL 100 nmol/L 的硝酸鉛，5 μmol/L的氯化鎘、氯化鉻、氯化鐵、氯化鉀、硝酸錳、氯化鈉、硝酸鎳、硝酸鋅溶液，混合均勻，反應15 min后，再加入20 μL 50 mmol/L的2-ME溶液，震蕩，然后在室溫下靜置1.5小時。然后，分別轉(zhuǎn)移到石英比色皿中，在紫外-可見分光光度計中檢測并記錄其紫外-可見吸收光譜，計算給出(A₀-A)/A₀, 參見附圖4。

如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)，在Pb²⁺存在的情況下，其最大吸收值是其他離子的1000倍左右，而5 μmol/L的Cd²⁺，Cr³⁺，F(xiàn)e³⁺，K⁺，Mn²⁺，Na⁺，Ni²⁺，Zn²⁺均不能對Pb²⁺檢測產(chǎn)生明顯干擾。因此，我們可以得出結(jié)論，該反應體系不僅具有十分低的檢測下限，還具有良好的選擇性。

本發(fā)明金包銀納米顆粒的吸收和散射截面積要比金納米顆粒強，而且金包銀納米顆粒具有和金一樣的化學穩(wěn)定性，非常適合用作探針去檢測被測物，能夠降低檢測下限。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明制備的納米金包銀比色探針具有靈敏度高、響應迅速、選擇性好等優(yōu)點，金包銀探針溶液呈黃色，在被測樣品溶液呈紅色時，比金納米顆粒有更強的抗干擾能力，比色法檢測鉛離子的檢出最低濃度由3σ計算得出為0.1 nmol/L，比已經(jīng)報道文獻中檢測下限都要低。

（2）本發(fā)明中制備探針所使用的試劑均無毒害作用，探針的合成方法簡單且制備過程中也不產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)。

（3）本發(fā)明的檢測方法操作簡單、快速，不需要借助復雜昂貴的大型儀器，成本低廉，可實現(xiàn)裸眼檢測，適用于大規(guī)模的現(xiàn)場快速檢測。

附圖說明

圖1為不同濃度鉛離子溶液加入納米金包銀比色探針溶液中的UV-Vis變化光譜圖；

圖2為不同濃度鉛離子溶液加入納米金包銀比色探針溶液中，（A₀? A）/A₀同鉛離子濃度之間關(guān)系的標準曲線圖及線性擬合公式；

圖3納米金包銀探針對Pb²⁺離子檢測作用的傳感機制；

圖4為不同金屬離子加入納米金包銀比色探針溶液中，混合溶液的（A₀? A）/A₀變化圖。

具體實施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實施例。

實施例1

本實施例之納米金包銀比色探針的制備方法，包括以下步驟：

將100ml 氯金酸（摩爾濃度為0.0607mmol/L）溶液和100ml硝酸銀（摩爾濃度為0.1821mmol/L）溶液加入到燒瓶中，加熱至沸騰后，加入2 mL 0.035 mol/L的檸檬酸鈉溶液，混合溶液繼續(xù)沸騰回流20 min后，停止加熱，并攪拌至室溫，即得到橙黃色的納米金包銀比色探針溶液。

通過 TEM(透視電子顯微鏡)進行表征，所得納米金包銀比色探針溶液中的納米金包銀比色探針為球形顆粒，其直徑約為28.6 nm，其溶液的紫外可見光譜最大吸收峰波長為433 nm。

本實施例之納米金包銀比色探針檢測鉛離子的方法，包括以下步驟：

準備8個干凈的離心管，分別將100 μL摩爾濃度為50 mmol/L 的Gly-NaoH緩沖溶液（pH=10）、760 μL制得的納米金包銀比色探針溶液加入離心管中，混合均勻，加入20 μL 50 mmol/L的硫代硫酸鈉溶液，并分別加入100 μL不同濃度的鉛離子（0 nmol/L、5 nmol/L、50 nmol/L、500 nmol/L、5 μmol/L、50 μmol/L、500 μmol/L、5 mmol/L，8個梯度）溶液，混合均勻，反應15 min后，再加入20 μL 50 mmol/L的2-巰基乙醇溶液，震蕩，然后在室溫下靜置1.5小時。觀察溶液顏色的變化，若反應顏色由橙黃色變淺，則待測樣品溶液中含有鉛離子，且溶液中鉛離子的濃度大于或等于5 nmol/L，若需要定量分析，檢測混合溶液中UV-Vis光譜變化，確定溶液中鉛離子的濃度；若所述反應顏色沒有變化，說明待測樣品溶液沒有鉛離子，或者溶液中鉛離子的濃度小于5 nmol/L，若需要定量分析，檢測混合溶液中UV-Vis光譜變化，確定溶液中鉛離子的濃度或有無鉛離子。

所述定量分析中，建立標準曲線進行定量檢測，包括以下步驟：

（1）配制不同濃度的鉛離子超純水溶液，其中，鉛離子的濃度分別為：0 nmol/L、5 nmol/L、50 nmol/L、500 nmol/L、5 μmol/L、50 μmol/L、500 μmol/L、5 mmol/L；

（2）準備8個干凈的離心管，分別將100 μL摩爾濃度為50 mmol/L的Gly-NaoH緩沖溶液（pH=10）、760 μL制得的納米金包銀比色探針溶液加入離心管中，混合均勻，加入20 μL摩爾濃度為50 mmol/L的硫代硫酸鈉溶液，并分別加入步驟（1）所制得的100 μL不同濃度的鉛離子（0-5 mmol/L，8個梯度）溶液，混合均勻，反應15 min后，再加入20 μL摩爾濃度為50 mmol/L的2-巰基乙醇溶液，震蕩，然后在室溫下靜置1.5小時。測定混合溶液的UV-Vis光譜變化，以y=(A₀? A)/A₀的值為縱坐標，Α₀：空白組（鉛離子濃度為0 nmol/L的溶液）的最大吸收峰的吸光度，A：加鉛離子混合溶液（鉛離子濃度＞0 nmol/L的溶液）的最大吸收峰的吸光度；以鉛離子濃度值為橫坐標繪制標準曲線，得出二者之間在50nmol/L-500 μmol/L區(qū)間呈線性關(guān)系，其方程式為 y=1.724+0.226×log(c), c為摩爾濃度，摩爾濃度單位為mol/L，相關(guān)系數(shù)R為 0.983，可用于鉛離子的定量檢測。