一种基于光热转换纳米材料温度变化的检测溶液浓度的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于光热转换纳米材料温度变化的检测溶液浓度的方法，包括如下步骤：1)合成含有光热转换材料的纳米材料，得到光热转换纳米材料；2)分别用一系列标准浓度待测溶液与光热转换纳米材料进行反应，得到一系列混合液，并分别在近红外光照射下，测其在某一时间点处温度变化，做温度和浓度的标准曲线；3)完全按步骤2)中的方法，测未知待测溶液在某一时间点处温度变化，与所述标准曲线对比，即可得到所述待测溶液的浓度。可对多种物质进行快速、灵敏、便携的定量检测，如：食品、药品和活体样品等的定量检测，且操作简单，线性效果好，检测限低，成本低，仪器便于携带，可实现可移动式检测等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析检测
，具体涉及一种基于光热转换纳米材料温度变化的检测溶液浓度的方法。
技术介绍
分析检测技术是用指定的方法检验测试气体、液体或固体指定的技术性能指标。适用于多种行业范畴的质量评定，如环境、食品安全、水质等。目前常见的分析方法有光学检测、电化学检测等。但是，目前常见的分析方法存在对仪器要求高，仪器不易携带，难以实现可移动式检测等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于光热转换纳米材料温度变化的检测溶液浓度的方法，该方法利用光热转换纳米材料的热信号的变化实现对待测成分的快速、灵敏、便携的定量检测。本专利技术所提供的检测溶液浓度的方法，包括如下步骤：1)合成含有光热转换材料的纳米材料，得到光热转换纳米材料；2)分别用一系列标准浓度的待测溶液与所述光热转换纳米材料进行反应，得到一系列混合液，并分别在近红外光照射下，检测其在某一时间点处温度变化，做温度和浓度的标准曲线；3)将未知浓度的待测溶液与所述光热转换纳米材料进行反应，得到混合液，在近红外光照射下，检测其在某一时间点处温度变化，与所述标准曲线对比，即可得到所述待测溶液的浓度。上述检测溶液浓度的方法中，步骤1)中，所述光热转换材料选自贵金属，共轭聚合物，有机染料，半导体化合物和碳材料中的至少一种，但不局限于此，其它光热转换材料亦适用。其中，所述贵金属具体选自金、银、铂和钯等中的至少一种。所述共轭聚合物具体选自聚吡咯、聚苯胺和聚多巴胺等中的至少一种。所述有机染料具体选自吲哚菁绿、普鲁士蓝和滕氏蓝等中的至少一种。所述半导体化合物具体选自CuxS和/或CdSe等，x具体为1-2。所述碳材料具体选自碳纳米管、石墨烯和碳量子点等中的至少一种。所述光热转换纳米材料可为仅由光热转换材料构成的纳米材料或其他纳米材料与光热转换材料复合而形成的纳米复合材料；所述光热转换纳米材料中的光热转换材料的质量分数m为0＜m≤100％。所述光热转换纳米材料可为纳米颗粒和/或纳米片，其中，所述纳米颗粒的直径为5nm-999nm，所述纳米片的边长为15nm-999nm，厚度为1-15nm。所述光热转换纳米材料可通过常规方法制备得到，如：水热法，溶剂热法，反相微乳法，热力学还原法等。所述光热转换纳米材料具体可为吲哚菁绿修饰的NaLuF4:Yb,Er纳米颗粒、银包覆的NaGdF4:Yb,Er纳米颗粒和三角形银纳米片中的任一种。其中，所述吲哚菁绿修饰的NaLuF4:Yb,Er纳米颗粒中吲哚菁绿的质量分数为0.1-2％。所述银包覆的NaGdF4:Yb,Er纳米颗粒中银的包覆厚度为1-10nm，具体可为3nm。所述三角形银纳米片的边长为10-500nm，具体可为10-50nm(如：30nm)。厚度为1-10nm，具体可为3nm。上述检测溶液浓度的方法中，步骤2)中，所述一系列标准浓度的待测溶液的浓度范围为250pM-16nM，具体可为250pM、500pM、1nM、2nM、4nM，8nM、16nM。所述光热转换纳米材料是以光热转换纳米材料水溶液的形式参加反应的，所述光热转换纳米材料水溶液的质量浓度为100μg/mL-10mg/mL，具体可为200μg/mL；所述光热转换纳米材料水溶液分别与所述一系列标准浓度的待测溶液的体积比为(0.125-1)：1，具体可为0.25：1。上述检测溶液浓度的方法中，步骤2)和步骤3)中，所述待测溶液中的待测成分为可与所述光热转换纳米材料发生络合和/或氧化还原反应，并使所述光热转换纳米材料在近红外区吸收峰减弱的物质。所述待测溶液具体可为过氧化氢(H2O2)水溶液和抗坏血酸(AA)水溶液中的任一种。上述检测溶液浓度的方法中，步骤2)和步骤3)中，所述反应的反应温度为10-40℃，反应时间为0.5-10min，具体可为5min。所述某一时间点为从近红外光照射开始后的时间，所述照射时间为5s-15min，具体可为2min。上述检测溶液浓度的方法中，步骤2)和步骤3)中，所述近红外光的范围为750-1064nm。所述近红外光可优选为如下具体的形式：当所述光热转换纳米材料为吲哚菁绿修饰的NaLuF4:Yb,Er水溶液时，所述近红外光的波长优选为785nm。当所述光热转换纳米材料为银包覆的NaGdF4:Yb,Er水溶液时，所述近红外光的波长优选为808nm。当所述光热转换纳米材料为三角形银纳米片水溶液时，所述近红外光的波长优选为980nm。所述检测的检测温度为1-80℃。所述温度变化是通过热成像分析仪进行的检测，型号为FLIR-E40。本专利技术中步骤2)和步骤3)中的所述反应的反应时间、照射时间、检测温度、所述光热转换纳米材料的加入量和加入浓度应保持一致，保证相同的测试环境，此外，所述待测溶液并不需要完全与所述光热转换纳米材料反应，而是利用所述光热转换纳米材料表面的光热转换材料与所述待测溶液中的待测成分发生反应，导致光热转换材料的减少，引起了温度的变化，故加入的所述光热转换纳米材料的量应一致。本专利技术运用纳米材料的热信号的变化实现对待测成分的快速、灵敏、便携的定量检测。具体通过测得的一系列已知浓度的待测成分的溶液的温度的值与浓度的线性图谱(回归系数R2≥0.99)，得到标准线性图谱。再测未知浓度的待测成分的温度，与标准线性图谱对比即可得知。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术的方法能快速、灵敏对待测液体中的待测组分进行定量分析，提供了一种新的分析测试方法；2)本专利技术方法中使用的材料简单，所需仪器的价格低，携带方便，能够实现低成本的快速、灵敏、便携的定量分析。3)本专利技术分析检测方法可用于环境、食品、药品和活体样品等样品的检测。附图说明图1为实施例1中的吲哚菁绿修饰的NaLuF4:Yb,Er纳米颗粒的透射电子显微镜照片。图2为实施例1中的吲哚菁绿修饰的NaLuF4:Yb,Er纳米颗粒检测过氧化氢(H2O2)的热标准线性图谱。图3为实施例2中的银包覆的NaGdF4:Yb,Er纳米颗粒的透射电子显微镜照片。图4为实施例2中的银包覆的NaGdF4:Yb,Er纳米颗粒检测过氧化氢(H2O2)的热标准线性图谱。图5为实施例3中的三角形银纳米片的透射电子显微镜照片。图6为实施例4中的三角形银纳米片检测抗坏血酸(AA)热标准线性图谱。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的方法进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。下述实施例中所用的纳米材料NaLuF4:Yb,Er是按照如下方法制备得到：1)首先，将0.80mmolLuCl3、0.18mmolYbCl3和0.02mmolErCl3加入到100mL的三口瓶中，再加入6mL油酸和15mL十八烯；然后在氮气的保护下，将混合溶液加热到120℃使稀土氯化物完全溶解，形成透明的澄清溶液后，停止加热，冷却至室温；2)之后，向澄清溶液中加入6mLNaOH(2.5mmol)和NH4F(4mmol)的甲醇溶液，氮气保护下加热至80℃除甲醇，约30min后，升温至120℃抽真空除水除氧；最后在氮气氛围下反应1h。反应结束后，自然冷却至室温；然后加入适量的环己烷和乙醇，离心分离，去掉上清液；向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光热转换纳米材料温度变化的检测溶液浓度的方法，包括如下步骤：1）合成含有光热转换材料的纳米材料，得到光热转换纳米材料；2）分别用一系列标准浓度的待测溶液与所述光热转换纳米材料进行反应，得到一系列混合液，并分别在近红外光照射下，检测其在某一时间点处温度变化，做温度和浓度的标准曲线；3）将未知浓度的待测溶液与所述光热转换纳米材料进行反应，得到混合液，在近红外光照射下，检测其在某一时间点处温度变化，与所述标准曲线对比，即得到所述待测溶液的浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于光热转换纳米材料温度变化的检测溶液浓度的方法，包括如下步骤：1）合成含有光热转换材料的纳米材料，得到光热转换纳米材料；2）分别用一系列标准浓度的待测溶液与所述光热转换纳米材料进行反应，得到一系列混合液，并分别在近红外光照射下，检测其在某一时间点处温度变化，做温度和浓度的标准曲线；3）将未知浓度的待测溶液与所述光热转换纳米材料进行反应，得到混合液，在近红外光照射下，检测其在某一时间点处温度变化，与所述标准曲线对比，即得到所述待测溶液的浓度。2.根据权利要求1所述的检测溶液浓度的方法，其特征在于：步骤1）中，所述光热转换材料选自贵金属，共轭聚合物，有机染料，半导体化合物和碳材料中的至少一种；其中，所述贵金属选自金、银、铂和钯等中的至少一种；所述共轭聚合物选自聚吡咯、聚苯胺和聚多巴胺等中的至少一种；所述有机染料选自吲哚菁绿、普鲁士蓝和滕氏蓝等中的至少一种；所述半导体化合物选自CuxS和/或CdSe，x为1-2；所述碳材料选自碳纳米管、石墨烯和碳量子点等中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的检测溶液浓度的方法，其特征在于：步骤1）中，所述光热转换纳米材料中的光热转换材料的质量分数m为0＜m≤100%；所述光热转换纳米材料为纳米颗粒和/或纳米片，其中，所述纳米颗粒的直径为5nm-999nm，所述纳米片的边长为15nm-999nm，厚度为1-15nm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的检测溶液浓度的方法，其特征在于：步骤1）中，所述含有光热转换材料的纳米材料为吲哚菁绿修饰的NaLuF4:Yb,Er纳米颗粒、银包覆的NaGdF4:Yb,Er纳米颗粒和三角形银纳米片中的任一种；所述吲哚菁绿修饰的NaL...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晶，刘瑜鑫，郭权炜，贾琪，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11