[发明专利]一种免仪器Hg2+定量检测方法

说明书

本发明公开了一种免仪器Hg²⁺定量检测方法。利用Hg²⁺抑制纳米金种子催化还原剂与氯金酸之间氧化还原反应的反应速率以延长红色纳米金溶液形成时间的机制。Hg²⁺浓度与红色纳米金溶液形成时间成正比关系。通过使用手机等廉价小型计时装置和设备进行信号（红色溶液的形成时间）读取，就能实现纳摩尔水平Hg²⁺的便携式定量检测。本发明方法具有操作简单、成本低廉、不需使用专业分析仪器设备、适于Hg²⁺的现场分析和即时检测等突出优点。本方法能直接推广应用于医学诊断、环境监测、食品安全等诸多领域里各类溶液样本中Hg²⁺分析物的简单、经济、快速、灵敏、特异的便携式定性与定量检测。

技术领域

本发明属于纳米化学传感技术领域，具体涉及一种免仪器Hg²⁺定量检测方法。

背景技术

汞离子（Hg²⁺）是具有严重生理毒性的重金属离子之一。Hg²⁺能够在动物和植物体内积累，并通过食物链逐步富集，其浓度可成千上万甚至百万倍地增加，最终威胁人类健康，例如可严重损害人体的神经、皮肤粘膜、泌尿及生殖等系统，甚至导致死亡。《中华人民共和国环境保护法》所制定的生活饮用水和农田灌溉水的水质标准中规定Hg²⁺含量不得超过0.001 mg/L。为保障食物、水和环境中的Hg²⁺不影响人体健康和生命安全，对食物、水和环境中的痕量Hg²⁺进行定量检测意义重大。现有的Hg²⁺检测技术主要包括电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法等。然而，这些方法普遍存在操作步骤繁琐费时、不能用于现场分析等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种免仪器Hg²⁺定量检测方法。

本发明的思路：研究显示，在粒径小于10 nm的纳米金种子的无色稀溶液存在下，柠檬酸钠等还原剂可快速还原氯金酸原位生成红色纳米金溶液。本发明发现，在Hg²⁺存在下，其通过与纳米金种子形成金汞齐，可显著抑制上述氧化还原反应的反应速率，极大地延长红色纳米金溶液的形成时间。Hg²⁺浓度与红色纳米金溶液原位形成时间成正比关系。通过使用手机、手表等廉价小型计时装置和设备代替原子吸收光谱仪、电化学分析仪、荧光分光光度计法、化学发光仪、紫外可见分光光度计等价格昂贵且缺乏便携性的分析仪器进行信号（原位形成红色纳米金溶液所需时间）读取，即可实现低成本便携式Hg²⁺的准确定量分析。

具体步骤为：

步骤一：将Hg²⁺水样、无色纳米金溶液混合反应。

步骤二：继续加入氯金酸水溶液和还原剂水溶液。

步骤三：目视观测混合溶液的颜色变化，同时使用便携式小型计时设备记录自还原剂水溶液加入起至混合溶液完全呈现红色所需的时间，该时间与Hg²⁺的浓度呈正相关，从而实现Hg²⁺的计时定量检测。

所述步骤一中的无色纳米金溶液为含有纳米金种子的溶液，其中纳米金种子的粒径小于10 nm，并使用去离子水将该溶液稀释至无色，该纳米金种子能够催化后续加入的氯金酸和还原剂之间的氧化还原反应，快速生成外观为红色的纳米金溶液。

所述步骤一中的Hg²⁺水样与无色纳米金溶液混合反应，Hg²⁺能够与纳米金形成金汞齐，金汞齐不能催化后续加入的氯金酸和还原剂之间的氧化还原反应，从而延长混合溶液最终形成外观为红色的纳米金溶液的时间。