本發(fā)明屬于納米化學傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法。

背景技術(shù)：

二價鎳離子（ni²⁺）屬于過渡族元素，是人體必需的生命元素之一，可以激活人體中的各種酶，參與新陳代謝。然而，ni²⁺具有中等毒性，人體大劑量吸收或者長期接觸會引發(fā)嚴重疾病，如皮膚疾病、肺部感染、惡性腫瘤等。我國生活飲用水標準規(guī)定水中ni²⁺限值為0.02mg/l。為保障人類健康和其他生物的生命安全，對食物、水和環(huán)境中的痕量ni²⁺進行靈敏檢測意義重大。現(xiàn)有的ni²⁺檢測技術(shù)主要包括有分光光度法、原子吸收法、原子發(fā)射光譜法、等離子體質(zhì)譜法、電化學分析法和液相色譜法等。然而，這些方法要么操作步驟繁瑣費時，不能用于現(xiàn)場分析和即時檢驗（point-of-caretesting），要么檢測靈敏度有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法。

本發(fā)明的思路：含有n原子的低濃度鄰菲羅啉可通過n-au反應介導金納米顆粒發(fā)生凝集，導致反應溶液發(fā)生由紅變藍的顏色改變反應。而少量的ni²⁺即能通過與n原子配位，高效、特異地與鄰菲羅啉分子生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物，從而抑制上述溶液變色反應。金納米顆粒凝集導致反應溶液發(fā)生顏色改變的程度反比于樣本中ni²⁺濃度。因此，通過肉眼觀察反應溶液的顏色變化即可實現(xiàn)ni²⁺的簡單靈敏定性或半定量檢測。若借助紫外可見分光光度計則可進一步實現(xiàn)目標金屬離子分析物的準確定量檢測。

具體步驟為：

步驟一，將ni²⁺樣本溶液與鄰菲羅啉溶液混合，生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物，制得反應溶液。

步驟二，向步驟一制得的反應溶液中加入金納米顆粒溶液，制得混合溶液，混合溶液中剩余的鄰菲羅啉將介導金納米顆粒凝集，金納米顆粒的凝集程度與ni²⁺樣本溶液中ni²⁺的濃度呈反比，肉眼觀測該混合溶液的顏色變化進行定性或半定量分析，或使用光度計進行定量分析，即實現(xiàn)簡單靈敏的ni²⁺比色檢測。

所述金納米顆粒溶液的顏色為紅色。

所述光度計為臺式光度計和便攜式光度計中的一種。

與現(xiàn)有的ni²⁺檢測方法相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：

1）整個ni²⁺分析過程中的操作極為簡單，未經(jīng)專業(yè)技能培訓的操作人員也能開展實驗；2）通過協(xié)同鄰菲羅啉有效介導金納米顆粒凝集反應和ni²⁺高效、特異與鄰菲羅啉分子生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物反應，顯著提高方法的檢測靈敏度；3）僅需肉眼觀測溶液顏色的改變，即可實現(xiàn)ni²⁺的靈敏定性或半定量分析，或可通過借助便攜式光度計進一步實現(xiàn)分析物的準確定量檢測，在極大降低分析成本的同時還能用于ni²⁺樣本的現(xiàn)場分析和即時檢測；4）本發(fā)明可直接推廣應用于醫(yī)學診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全等諸多領(lǐng)域里各類型樣本中ni²⁺分析物的簡單、經(jīng)濟、快速、靈敏、特異的定性與定量檢測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1和實施例2中簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法的原理示意圖。

圖中標記：1-1—無色超純水；1-2—鄰菲羅啉；2—檢測試管；3-1—無色超純水；3-2—ni²⁺；4—鄰菲羅啉-ni²⁺配合物；5-1—紅色溶液；5-2—金納米顆粒；6—肉眼；7—便攜式分光光度計。

圖2為本發(fā)明實施例1中使用簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法分別檢測（a）2μmni²⁺樣本溶液與（b）空白樣（超純水）所得比色結(jié)果的比較。

圖3為本發(fā)明實施例2中使用簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法分析一系列含有不同濃度ni²⁺的樣本溶液時在730nm處的吸收強度值（a730）與在520nm處的吸收強度值（a520）的比值（a730/a520）和ni²⁺的濃度值之間的工作曲線。

具體實施方式

以下實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。

實施例1:

使用簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法分別檢測2μmni²⁺樣本溶液與空白樣（超純水）。

如圖1所示，本實施例的具體步驟為：步驟一，在1個1.5ml的塑料檢測試管中加入150μl2μm的鄰菲羅啉溶液（由電阻率為18.2mω·cm的超純水配制），隨后往該溶液中滴加150μl2μm的ni²⁺樣本溶液（由電阻率為18.2mω·cm的超純水配制的氯化鎳溶液），并搖動試管使兩種溶液混合均勻，生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物，制得反應溶液；步驟二，在上述反應溶液中繼續(xù)加入300μl紅色金納米顆粒溶液（粒徑約13nm，由檸檬酸鈉還原氯金酸制得），并搖動試管使溶液混合均勻后，肉眼觀測溶液的顏色變化。

根據(jù)相同的步驟，分析空白樣，即超純水（電阻率為18.2mω·cm），并肉眼觀測溶液的顏色變化。從圖2可以看出，檢測空白樣得到的是藍色溶液，而檢測2μm的ni²⁺分析物所得的是紅色溶液。這是因為檢測空白樣時，含有n原子的鄰菲羅啉分子可以通過n-au反應介導金納米顆粒發(fā)生凝集，導致反應溶液產(chǎn)生由紅變藍的顏色變化。而當樣本中存在ni²⁺時，ni²⁺通過與n原子配位，高效、特異地與鄰菲羅啉分子生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物產(chǎn)物。由于該產(chǎn)物不能導致金納米顆粒發(fā)生凝集，整個反應溶液依然保持金納米顆粒溶液的原始紅色。圖2中的對比實驗結(jié)果表明，本發(fā)明的簡單靈敏的ni²⁺比色檢測方法切實可行。

實施例2:

使用簡單靈敏的二價鎳離子比色檢測方法分析濃度范圍為465nm~2μm的ni²⁺樣本溶液。具體實施過程如下：

如圖1所示，本實施例中每個ni²⁺樣本溶液分析的具體步驟為：步驟一，在1個1.5ml的塑料檢測試管中加入150μl2μm的鄰菲羅啉溶液（由電阻率為18.2mω·cm的超純水配制），隨后往該溶液中滴加150μl某一濃度ni²⁺樣本溶液（由電阻率為18.2mω·cm的超純水配制的氯化鎳溶液），并搖動試管使兩種溶液混合均勻，生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物，制得反應溶液；步驟二，在上述反應溶液中繼續(xù)加入300μl紅色金納米顆粒溶液（粒徑約13nm，由檸檬酸鈉還原氯金酸制得），并搖動試管使溶液混合均勻后，肉眼觀測溶液的顏色變化，并使用便攜式紫外-可見分光光度計量測該溶液在520和730nm處的吸收強度值（a520和a730）。將所有樣本這兩個波長處的吸收強度值的比值（a730/a520）對ni²⁺的濃度值作圖（圖3），即可得到ni²⁺的定量測定工作曲線。

由圖3可知，隨著ni²⁺濃度的增加，相應的a730/a520比值逐漸降低。這是因為，當樣本中ni²⁺濃度較大時，分析物可以高效、特異地與較多的鄰菲羅啉分子生成鄰菲羅啉-ni²⁺配合物產(chǎn)物。此時，剩余的鄰菲羅啉分子不足以通過n-au反應介導金納米顆粒發(fā)生凝集，含有較多自由分散的金納米顆粒的相應混合溶液在730nm處的吸收強度值，即a730值較?。欢湓?20nm處的吸收強度值，即a520值則較大。此外，圖3顯示，新方法量測所有鎳離子樣本所得a730/a520比值與ni²⁺濃度在濃度范圍465nm~2μm內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。