基于纳米金-石墨烯量子点的纸芯片检测汞离子的方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料领域，尤其涉及一种基于纳米金‑石墨烯量子点的纸芯片检测汞离子的方法。基于纳米金‑石墨烯量子点纸芯片检测汞离子的方法，包括步骤：(1)制备纳米金‑石墨烯量子点复合物；(2)制备纳米金‑石墨烯量子点纸芯片；(3)制作汞离子标准比色卡；(4)检测试样的汞离子；与现有汞离子的检测方法相比，本发明专利技术利用纸芯片检测汞离子具有制备简单、可快速现场检测、成本低、响应速度快、灵敏度和选择性高的特点，而且纸芯片对汞离子具有特异性反应，可用于复杂基质水样品中汞离子的检测。

Detection of Mercury Ions on Paper Chips Based on Gold-Graphene Quantum Dots

The invention relates to the field of nanomaterials, in particular to a method for detecting mercury ions on paper chips based on nanogold graphene quantum dots. The method for detecting mercury ion based on nano-gold graphene quantum dot paper chip includes the following steps: (1) preparation of nano-gold graphene quantum dot complex; (2) preparation of nano-gold graphene quantum dot paper chip; (3) fabrication of mercury ion standard colorimetric card; (4) detection of mercury ion in samples; compared with existing detection methods of mercury ion, the method of detecting mercury ion by paper chip has preparation. Simple, rapid on-site detection, low cost, fast response, high sensitivity and selectivity, and paper chips have specific reactions to mercury ions, which can be used for the detection of mercury ions in complex matrix water samples.

【技术实现步骤摘要】
基于纳米金-石墨烯量子点的纸芯片检测汞离子的方法
本专利技术涉及纳米材料领域，尤其涉及一种基于纳米金-石墨烯量子点的纸芯片检测汞离子的方法。
技术介绍
汞离子作为高毒性金属离子之一，是一种众所周知的环境污染物，即使在低浓度下也会导致严重的天然水污染和对人类的永久性损害。美国环境保护局(EPA)指出，饮用水和工业用水中的最高汞含量应分别为10nM和250nM。因此，高灵敏度和选择性的Hg2+检测方法的开发在环境监测，食品安全和临床诊断领域中是非常重要且迫切需要的。传统的测定Hg2+的方法包括原子吸收/发射光谱，等离子体质谱和极谱法等等。然而，这些方法往往要求复杂的样品预处理，长时间分析，专业操作人员和高成本，这从而限制了它们的广泛使用。化学和生物传感器方法具有简单，快速，有效检测的优点，已经被开发出来，然而化学和生物传感器检测汞离子方法无法实现免仪器、现场检测的效果。因此研发一种快速的、免仪器现场即时检测的、高灵敏度和高选择性的检测汞离子的方法对环境监测，食品安全和临床诊断领域具有重大意义。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术的目的是提供一种基于纳米金-石墨烯量子点的纸芯片检测汞离子的方法，不仅能快速、高灵敏度地检测汞离子，而且能够实现免仪器现场即时检测。为实现上述目的，本专利技术所设计的纳米金-石墨烯量子点的纸芯片，包括纸基材以及固定在纸基材上的纳米金-石墨烯量子点，所述纳米金-石墨烯量子点由纳米金和石墨烯量子点混合制备而成。作为优选方案，所述纳米金与石墨烯量子点的浓度比为1:2.8～3.0×105，所述纳米金和石墨烯量子点混合的体积比为250：3～3.5。作为优选方案，还包括纸托，多个所述纸芯片通过疏水性粘性胶固定在纸托上。纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备方法，包括步骤：(1)纳米金的制备将柠檬酸三钠和氯金酸加入纯水中加热，避光冷却得到纳米金；(2)石墨烯量子点的制备加热柠檬酸固体直至呈橙色液体状，将其逐滴滴加到氢氧化钠溶液中并搅拌，即得石墨烯量子点；(3)纳米金-石墨烯量子点复合物的制备将纳米金与石墨烯量子点混合，得到纳米金-石墨烯量子点复合物；(4)纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备将纳米金-石墨烯量子点复合物滴加在纸基材，纸基材吸收固定纳米金-石墨烯量子点复合物后即得纳米金-石墨烯量子点纸芯片。作为优选方案，所述步骤(1)中柠檬酸三钠和氯金酸通过微波高火加热4～6分钟。作为优选方案，所述纳米金与石墨烯量子点的浓度比为1:2.8～3.0×105，所述纳米金和石墨烯量子点混合的体积比为250：3～3.5。作为优选方案，所述步骤(4)中，纳米金-石墨烯量子点复合物滴加量为8～10uL，纸基材为直径为4～6mm的圆形滤纸，将滴加了纳米金-石墨烯量子点复合物的纸芯片置于36～39℃的烘箱中，烘5～7分钟。基于纳米金-石墨烯量子点纸芯片检测汞离子的方法，其特征在于，包括步骤：(1)制备纳米金-石墨烯量子点复合物首先将柠檬酸三钠和氯金酸加入超纯水中，微波高火加热，避光冷却得到红色的纳米金，然后将柠檬酸固体油浴加热直到变为橙色的液体，在迅速搅拌下将上述液体逐滴滴加到氢氧化钠溶液中并大力搅拌，即可得到浅绿色透明的石墨烯量子点，最后将纳米金和石墨烯量子点混合得到纳米金-石墨烯量子点复合物；(2)制备纳米金-石墨烯量子点纸芯片将纳米金-石墨烯量子点复合物滴加在纸基材上即得纳米金-石墨烯量子点纸芯片；(3)制作汞离子标准比色卡将不同浓度的汞离子溶液依次滴加在纳米金-石墨烯量子点纸芯片上，不同浓度汞离子与纸芯片反应产生不同的颜色，对每个纸芯片进行拍照，整理得到汞离子标准比色卡；(4)检测试样的汞离子将试样滴加在纳米金-石墨烯量子点纸芯片上，纸芯片对试样有颜色响应，对照汞离子标准比色卡得到试样中汞离子的浓度。作为优选方案，所述步骤(3)中，汞离子溶液的浓度范围为10-2mol/L～5×10-10mol/L。作为优选方案，所述步骤(3)中，将不同浓度汞离子与纸芯片反应产生不同颜色的照片导入图形处理软件提取图片中的彩色数值，利用彩色数值模拟出汞离子标准比色卡。本专利技术的优点在于：与现有汞离子的检测方法相比，本专利技术利用纸芯片检测汞离子具有制备简单、可快速现场检测、成本低、响应速度快、灵敏度和选择性高的特点，而且纸芯片对汞离子具有特异性反应，可用于复杂基质水样品中汞离子的检测。附图说明图1为本专利技术纳米金-石墨烯量子点与汞离子发生颜色反应的机理示意图；图2为本专利技术的纳米金透射电子显微镜图；图3为本专利技术的石墨烯量子点透射电子显微镜图；图4为本专利技术的纳米金-石墨烯量子点复合物透射电子显微镜图；图5为本专利技术的纳米金-石墨烯量子点复合物加入汞离子后的透射电子显微镜图，其中汞离子的浓度为10-5mol/L；图6为采用本专利技术纸芯片检测汞离子以及采用无石墨烯量子点修饰的纸芯片检测汞离子的对比图；其中图6a为纳米金-石墨烯量子点复合物的纸芯片；图6b为向图6a的纳米金-石墨烯量子点复合物的纸芯片中滴加汞离子的反应图；图6c为无石墨烯量子点修饰的纸芯片；图6d为向图6c中滴加汞离子的反应图；图6A～6D分别为图6a～6d提取彩色数值得到的反应色卡图；图7为本专利技术纸芯片检测不同浓度的汞离子的汞离子标准比色卡；其中图7a～图7o依次为滴加汞离子浓度为0、10-2M，10-3M，5×10-4M，10-4M，5×10-5M，10-5M，5×10-6M，10-6M，5×10-7M，10-7M，5×10-8M，10-8M，10-9M，5×10-10M的颜色反应图；图7A～图7O分别为图7a～图7o提取彩色数值得到的汞离子标准比色卡；图8为本专利技术纸芯片检测不同离子的颜色反应图。具体实施方式为更好地理解本专利技术，以下将结合附图和具体实例对专利技术进行详细的说明。为解决现有汞离子检测过程仪器操作复杂，分析时间长的问题，本专利技术提供一种基于纳米金-石墨烯量子点的纸芯片检测汞离子的方法，具体的说，将纳米金-石墨烯量子点固定在纸基材上得到纳米金-石墨烯量子点纸芯片，将待检测的试样滴加在纸芯片上通过颜色的变化判断试样中汞离子的浓度。以下将通过具体的实施例来对本专利技术基于纳米金-石墨烯量子点检测汞离子的方法的优选方式进行详细地说明。实施例1纳米金-石墨烯量子点的纸芯片的制备方法，包括步骤：(1)纳米金的制备在500mL洁净的烧杯中加入100mL超纯水，用移液枪准确加入1mL氯金酸(质量分数为1％)和2mL柠檬酸三钠(质量分数为1％)，将烧杯放入微波炉中高火加热5分钟，待冷却至室温，避光4℃保存得到纳米金。利用透射电子显微镜观察纳米金，如图2所示，透射电子显微镜下呈纳米颗粒分布，粒径大小为20～30nm(图2)。(2)石墨烯量子点的制备将2g柠檬酸加到5mL的烧杯中，200度油浴加热20分钟，直到柠檬酸变为橙色的液体。然后，快速搅拌下将上述橙色液体逐滴滴加到100mL10mg/mLNaOH溶液中并大力搅拌，即可得到浅绿色透明的石墨烯量子点。利用透射电子显微镜观察石墨烯量子点，如图3所示，透射电子显微镜下呈纳米颗粒分布，粒径大小为1～3nm。(3)纳米金-石墨烯量子点复合物的制备将12μL石墨烯量子点加入1mL纳米金中，在EP管中混合摇匀，得到纳米金-石墨烯量子点复合物。如图4所示，利用透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金‑石墨烯量子点的纸芯片，其特征在于，包括纸基材以及固定在纸基材上的纳米金‑石墨烯量子点，所述纳米金‑石墨烯量子点由纳米金和石墨烯量子点混合制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金-石墨烯量子点的纸芯片，其特征在于，包括纸基材以及固定在纸基材上的纳米金-石墨烯量子点，所述纳米金-石墨烯量子点由纳米金和石墨烯量子点混合制备而成。2.根据权利要求1所述的纳米金-石墨烯量子点的纸芯片，其特征在于，所述纳米金与石墨烯量子点的浓度比为1:2.8～3.0×105，所述纳米金和石墨烯量子点混合的体积比为250：3～3.5。3.根据权利要求1所述的纳米金-石墨烯量子点的纸芯片，其特征在于，还包括纸托，多个所述纸芯片通过疏水性粘性胶布固定在纸托上。4.一种纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)纳米金的制备将柠檬酸三钠和氯金酸加入纯水中加热，避光冷却得到纳米金；(2)石墨烯量子点的制备加热柠檬酸固体直至呈橙色液体状，将其逐滴滴加到氢氧化钠溶液中并搅拌，即得石墨烯量子点；(3)纳米金-石墨烯量子点复合物的制备将纳米金与石墨烯量子点混合，得到纳米金-石墨烯量子点复合物；(4)纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备将纳米金-石墨烯量子点复合物滴加在纸基材，纸基材吸收固定纳米金-石墨烯量子点复合物后即得纳米金-石墨烯量子点纸芯片。5.根据权利要求4所述的纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中柠檬酸三钠和氯金酸通过微波高火加热4～6分钟。6.根据权利要求4所述的纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备方法，其特征在于，所述纳米金与石墨烯量子点的浓度比为1:2.8～3.0×105，所述纳米金和石墨烯量子点混合的体积比为250：3～3.5。7.根据权利要求4所述的纳米金-石墨烯量子点纸芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：付海燕，胡鸥，佘远斌，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42