纳米金比色传感器检测重金属离子研究

发布时间：2017-08-18 18:05

  本文关键词：纳米金比色传感器检测重金属离子研究

  更多相关文章： 纳米金传感器 比色法 有机小分子 Cr~(3+)检测 Cd~(2+)检测

【摘要】：随着工农业的快速发展,大量包含重金属离子的废水、废气和废渣等废弃物释放到自然环境,进入水域、大气和土壤,超出环境的自降能力,造成重金属污染,严重威胁人类健康,因而对环境特别是水体中的重金属离子进行快速、灵敏地检测十分必要。传统的重金属离子检测方法存在着诸多不足,现有的快速检测方法仍然有待提高。纳米金(AuNPs)由于具有高摩尔吸光系数、大比表面积以及聚集程度与粒子尺寸和粒子间距相关等独特的光学性质,加之其非常容易实现表面功能化处理的化学性质,因而在重金属离子检测应用中备受关注。本文基于纳米金比色法检测重金属离子原理,利用有机小分子对自制纳米金颗粒进行功能化,并用构建的比色传感器对水溶液中Cr3+、Cd2+检测进行了探索性研究,具体研究如下。(1)柠檬酸钠还原氯金酸法制备金纳米颗粒。根据柠檬酸钠与氯金酸的不同摩尔比例,合成了平均粒径范围在12~16 nm、浓度范围在2~5 nmol/L的纳米金。电镜和光谱表征表明,合成的纳米金颗粒均匀、性质稳定,适宜后续功能化处理。进一步探究了2-乙酰氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AAMT),6-巯基嘌呤(TG)、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑(AMT)、2-氨基-4-巯基丁酸(高半胱氨酸)(AMBA)四种有机小分子用于功能化金纳米颗粒的合适浓度范围。(2)基于金纳米颗粒聚集的比色法检测Cr3+。采用上述方法制备的粒径13 nm的金纳米颗粒作为比色信号报告分子,AMT作为Cr3+的识别分子,构建了一种水中Cr3+的比色传感检测方法。试验将AMT修饰于AuNPs表面,形成稳定的AMT-AuNPs水溶复合物;根据AMT与Cr3+之间特异性的结合,引起溶液中AMT-AuNPs聚集,进而导致溶液颜色由红色变为蓝紫色和最大吸收峰红移等现象实现水中Cr3+的可视化检测。在优化实验条件(AMT修饰浓度为0.8μmol/L,pH为7)下,该方法的检测限可达100 nmol/L,其他重金属离子几乎不存在干扰。该方法具有响应快(5 min)、制备和操作简单、无需读取装置等优点。(3)基于金纳米颗粒聚集的比色法检测Cd2+的探索。同样采用柠檬酸钠还原法制备粒径13 nm的金纳米颗粒作为比色信号放大部分,AAMT、TG、AMT、AMBA四种有机小分子分别功能化粒径13nm的纳米金,构建检测水溶液中Cd2+的比色传感器,利用化学键或有机小分子中特定的官能团在水溶液中与Cd2+的相互结合产生比色响应,考察四种小分子功能化后的纳米金识别Cd2+的能力。实验结果表明AAMT-AuNPs、AMT-Au NPs对Cd2+无识别能力,AMBA-AuNPs、TG-Au NPs对Cd2+有较弱识别能力,且TG-AuNPs与半胱氨酸混合后对Cd2+的识别能力有所增强,揭示Cd2+的识别可能需要更多的功能基团和识别分子特定的空间构象。
【关键词】：纳米金传感器 比色法 有机小分子 Cr~(3+)检测 Cd~(2+)检测
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TB383.1
【目录】：

• 英汉缩略语名词对照5-7
• 中文摘要7-9
• 英文摘要9-13
• 第一章 绪论13-20
• 1 重金属污染及检测技术概述13-15
• 1.1 重金属及重金属污染13-14
• 1.2 重金属离子检测技术简介14-15
• 2 纳米金简介15-19
• 2.1 纳米金的性质16-17
• 2.2 纳米金的制备、功能化与表征17-18
• 2.3 纳米金比色法检测重金属离子18-19
• 3 本文结构19-20
• 第二章 柠檬酸钠还原法制备纳米金及其表面功能化20-30
• 1 前言20
• 2 实验部分20-23
• 2.1 材料与方法20-21
• 2.2 金纳米颗粒合成21-22
• 2.3 纳米金的功能化与表征22-23
• 3 结果与讨论23-29
• 3.1 AuNPs合成与修饰的原理23
• 3.2 AuNPs的基本参数与稳定性23-26
• 3.3 修饰AuNPs的小分子浓度讨论26-29
• 4 小结29-30
• 第三章 功能化纳米金比色检测水中Cr~(3+)研究30-40
• 1 前言30-31
• 2 实验部分31-32
• 2.1 试剂与仪器31
• 2.2 AuNPs制备及修饰31-32
• 2.3 分析方法32
• 3 结果与讨论32-39
• 3.1 AMT-AuNPs溶液的稳定性32-33
• 3.2 比色检测Cr~(3+)原理33-34
• 3.3 检测条件的优化34-36
• 3.4 传感器性能36-39
• 3.5 回收试验验证39
• 4 小结39-40
• 第四章 功能化纳米金比色检测水中Cd~(2+)研究40-47
• 1 前言40
• 2 实验部分40-42
• 2.1 试剂与仪器40-41
• 2.2 AuNPs制备及修饰41
• 2.3 分析方法41-42
• 3 结果与讨论42-46
• 3.1 Cd~(2+)检测原理42-43
• 3.2 比色响应情况43-44
• 3.3 可能的识别机理44-46
• 4 小结46-47
• 全文总结47-48
• 参考文献48-54
• 文献综述54-66
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67

【参考文献】

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本文编号：695963