一种铜离子检测试剂及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铜离子检测试剂及应用，其属于化学检测技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业快速发展，重金属污染日益突出，Cu2+作为最常见的有毒重金属之一，因其对动植物及环境的严重危害性引起了人们的广泛关注。Cu2+是人体必需微量元素之一，多种蛋白质与酶都包含Cu2+，Cu2+与细胞繁殖、多种酶活动、内分泌功能以及造血功能密切相关，但如果体内长期含有过量的Cu2+无法降解，则会对人体产生危害。Cu 2+污染也威胁着水生物的安全，据报道，水中含铜量达到0.002 mg/L就会对鱼类产生毒性。Cu2+引起的水污染不仅破坏环境，更会严重危害人类及其他动植物的健康，因此开发优良的Cu2+探针具有重要意义。
[0003]迄今为止，人们已提出了多种Cu2+检测方法。水体中Cu2+常用的检测方法有原子吸收法、荧光法淬灭法、极谱仪法、电化学发光分析法等，尽管如此，这些方法仍存在着局限性。传统的仪器检测如AAS和ICP-AES无疑具有很好的灵敏度，但由于对贵重检测仪器的依赖性，检测成本较高，难以推广应用。此外这些仪器检测极易受样品背景(杂质、浮游生物、金属离子等)干扰。因此，亟需开发简单、灵敏、具有高度选择性的Cu2+探针。因此，发展一种快速、简便、灵敏、准确的环境水体中铜离子现场检测方法具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种铜离子检测试剂，以快速简便、高灵敏度、高选择性的检测水中Cu'
[0005]为了解决上述问题本发明采用如下技术方案:
一种铜离子检测试剂，所述试剂为聚乙烯亚胺(PEI)和金盐或银盐反应得到的纳米粒子溶液，所述聚乙烯亚胺:金盐或银盐的摩尔比为1:3~1:20，所述纳米粒子溶液为包含一种或多种金纳米粒子、一种或多种银纳米粒子的溶液；所述金纳米粒子为金纳米球、纳米棒、纳米簇或不规则纳米粒子，银纳米粒子为银的纳米球、纳米棒、纳米簇或不规则纳米粒子。
[0006]所述金纳米粒子或银纳米粒子表面修饰为聚乙烯亚胺，所述聚乙烯亚胺的分子量为 10000?60000 O
[0007]一种铜离子检测试剂的检测方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)合成纳米粒子溶液:将金盐或银盐加入二次水中，水浴恒温至650C;再快速加入新鲜配制的PEI溶液，匀速搅拌，继续反应I h至颜色变为稳定的酒红色，其中PEI与金盐或银盐的摩尔比为1:3~1:20 ;冷至室温后，离心除去大颗粒，得到纳米粒子溶液；
(2)取新鲜制备纳米粒子溶液，溶于磷酸缓冲溶液(PBS)中(pH7- 10)，并混合均匀；
(3)向上述体系中加入待测样品，孵育5min，测试紫外可见吸收光谱。
[0008]—种铜离子检测试剂的应用，所述试剂用于铜离子的定量检测，在Cu2+浓度25-300 μ M范围内，Cu2+浓度与吸光度A270nm/A225nm的变化值呈线性关系，线性方程为y=0.0029x+0.5022，线性相关系数 0.9975。
[0009]本发明的有益效果为:该检测试剂为聚乙烯亚胺修饰的水溶性的纳米粒子溶液；制备方法包括将金盐或银盐溶于去离子水，加入一定比例的聚乙烯亚胺，混合均匀制得表面含有氨基修饰的水溶性纳米粒子溶液。其检测方法是，取适量合成的纳米粒子于一定PH值的PBS缓冲溶液中，加入待测样品，随后观察颜色变化及测试紫外可见吸收光谱，并进行数据处理。(I)本发明采用紫外可见光谱分析技术及目视法观察溶液颜色变化，对Cu2+响应快，检测限远低于美国国家环保局规定水中Cu2+最大限量，同时具有高选择性，整个操作过程10分钟内即可完成，简便快捷，适于环境水体中Cu2+的现场快速检测。(2)本发明所采用的PEI修饰的金纳米粒子，与其他Cu2+检测试剂制备相比，制备过程简单，反应时间仅需I小时，且无需复杂处理，即可直接使用。(3)本发明所制备的金纳米粒子，粒径均一，稳定性较好，保证了检测试剂的可靠性，4°C避光保存三个月以上仍然具有较好的分散性。(4)本发明采用PEI作为还原剂及稳定剂，制备金纳米粒子，即可得到粒径均一、单分散性较好的纳米粒子，同时金纳米粒子表面具有大量氨基，有利于和Cu2+形成配合物。(5)通过向金纳米粒子检测Cu2+体系中加入强络合剂EDTA，既可以实现铜离子检测试剂的重复利用，又可以实现Cu2+的富集，有利于建立一种环境友好的金属离子检测平台。
[0010]该检测试剂采用如下原理:基于Cu2+的在PEI修饰的金纳米粒子表面生成配合物，引起溶液颜色或紫外吸收谱图变化的原理实现Cu2+的检测。由于比色法在目标物检测过程中无需昂贵的仪器，结果直观、简便快速，适用于Cu2+的现场检测。以往报道的不同类型的检测探针如有机染料、量子点、DNA酶和蛋白质等进行Cu2+的检测，这其中有的方法检测限未达到环保署规定值，又或者材料制备方法较为复杂，成本较大，操作不便。金纳米粒子由于良好的稳定性、表面效应、小尺寸效应、光学效应以及特殊的生物亲和效应而具有独特的物理化学性质，在分析检测方面呈现广泛的应用前景，近年来备受关注。大多数情况下基于比色法检测的金纳米粒子通过诱导其聚集和解聚，引起金纳米粒子颜色性状和紫外吸收的变化进行目标物检测，简单快速，灵敏直观。但金纳米粒子本身的稳定性极易受pH、离子强度等条件的影响，因此在实际样品的检测中仍有一定困难。本发明开发了一种新型PEI修饰的金纳米粒子作为检测试剂用于Cu2+检测，通过改良文献方法加热PEI与HAuCl 4混合溶液I小时得到稳定的PEI修饰的金纳米粒子(PEI/Au NPs)。这种金纳米粒子合成简单快速，是一种优良的铜离子检测试剂。Cu2+和PEI迅速在PEI/Au NPs表面形成Cu-PEI配合物，同时探针由酒红色变为稳定的紫色，可由裸眼直接观测。通过向检测体系中加入强络合剂EDTA，溶液颜色由紫色又恢复至酒红色，紫外吸收谱图表征显示Cu2+与PEI结合的特征吸收峰消失，进一步证实了该试剂的检测原理，同时也表明了所制备的铜离子检测试剂具有可重复利用的