金纳米粒子在重金属离子检测方面的应用研究

　　摘要近年来，贵金属纳米材料由于其具有独特的光学性质、稳定性、生物相容性和自身的结构特性等优点，被广泛用于重金属检测领域。总结了近年来金纳米粒子在重金属离子检测方面的研究现状，最后对贵金属纳米材料在重金属离子检测中的发展前景进行了展望。

　　关键词金纳米粒子;重金属离子;检测

　　重金属广泛存在于水体、土壤、药品、食品中，对生态环境和公众健康造成了巨大的威胁。随着经济的高速增长，环境污染渐呈加剧之势。重金属污染已成为全球性环境问题之一。因此，对重金属离子检测方法进行分析研究具有重要的现实意义。贵金属纳米粒子是近年来发现的一类新型的纳米材料，由于其具有独特的物理和化学性能，受到科学家们的广泛关注。

　　特别是金、银纳米粒子等贵金属纳米粒子，由于其具有特殊的光学性质、稳定性、生物相溶性和与某些重金属离子间特异性的亲和作用等，使其广泛应用在重金属检测和生化分析等领域%6。本文介绍了金纳米材料在电化学、比色、荧光三种检测方法检测重金属离子的研究现状，最后对贵金属纳米材料在重金属离子检测中的发展前景进行了展望。

　　1在电化学检测方面的应用

　　电化学检测方法具有操作简单、成本低、检测范围宽、灵敏度高和易于微型化、易于实现自动化和连续在线实时监测等诸多优点，在重金属离子检测中具有重要应用价值LIU等8在丝网印刷电极上电沉积AuNPs，制备了一次性传感器，用来检测河水中cr+，其检测限为5.0。g/L。ABOLLINO等9制备了金纳米颗粒(AuNPs)并用于修饰玻碳电极制备成电化学传感器，用于Hg2+检测。KONG等%10&利用功能化的金纳米材料实现信号放大，再利用DNA胸腺，-(T-Hgz+—T)与Hg2+的强特异性结合，研制了一种高选择性的电化学生物传感器，用于水溶液中Hg2+的超敏检测。GONG等%11制备了金-.双金属纳米颗粒/有机纳米纤维复合材料(Au-PtNPs/NFs)。

　　这种材料是具有均匀三维多孔纳米结构和大比表面积及高导电性，该传感器对Hg2+的检测限能达到0.008ng/g。张斌%幻合成出金纳米粒子-碳纳米纤维(AuNPs/CNFs)、钳金纳米粒子-碳纳米纤维(PtAuNPs/CNFs)、/钻纳米粒子-碳纳米纤维(PdCoNPs/CNFs)三种杂化材料，制备成三种不同的电化学传感器。每一种传感器都能实现Cd2+、Pb21和Cu2+重金属离子的同步检测。相比于普通的电化学修饰，建立在纳米结构材料基础上的电化学传感器更体现出了普通电化学传感器所不具备的检测性能，电化学传感器在重金属离子检测方面的性能有了更大的提升。

　　2在比色检测方面的应用

　　比色检测法可将目标物识别事件转变为颜色变化，具有操作简单、耗时短、肉眼可见和不需要昂贵或复杂的仪器等优势，已被广泛应用于环境污染监控、食品安全监测、生化分析以及疾病诊断等领域%13&。CHAI等%14&用L-半胱氨酸和谷胱甘肽修饰金纳米颗粒检测了水溶液中的Hg2+和Pb2+。当水溶液中存在Hg+和Pb+，金纳米粒子就会与其作用并产生比色响应，Hg+和Pb+检测限为100nmol/L。LOU等%5&提出了一种基于胸腺与汞离子协同的金粒(AuNPs)测测水中的Hg2+离子。

　　胸腺，-通过Au—N键与AuNPs结合，溶液由红色变成紫色。在Hg2+离子存在下，胸腺，-与Hg2+离子结合而从AuNPs表面脱离，使AuNPs重新分散到溶液中，颜色恢复成红色。该方法不仅经济有效，而且避免了复杂的表面修饰和繁琐的分离过程，其检测限为2nmol/L。洪颖%6&设计了一种新型的基于疏基丁二酸功能化的金纳米粒子(MSA-AuNPs)的比色检测Cr3+离子的传感体系。该方法利用Cr3+离子与MSAAuNPs配位反应，使得AuNPs聚集，导致溶液颜色由酒红色变为蓝紫色，通过裸眼和紫外-可见分光光度法即可实现对Cr3+离子的检测。紫外-可见分光光度法和裸眼的检测限分别达到0.060。

　　利用相同的原理，洪颖还建立了一种基于谷胱甘肽修饰的金纳米粒子(GSHAuNPs)比色检测Pb2+离子的方法，该方法的检测限为80nmol/L。洪颖的两种方法都可应用于实际水样中Pb2+离子的检测。陈镇利用Cr3+能引起AMT(3-氨基-5-疏基1，2，4-三座)修饰的AuNPs发生致溶液发生化的原理，构了种Cr3+的感测。该(5min)，测达1""nmol/L，水体Cr3+的测。

　　随着纳米科技的发展，纳米材料因其优异的光学性质、良好的生物相容性、高的催化活性和易于表面功能化等优点，泛构感器，极大提升了感或感器件的测度和稳定性。比色法检测重金属离子成本低、操作易、时短，通眼，易实现重金属离子现场检测，在环境监测等领域有广阔的应用和发展。

　　3在荧光检测方面的应用

　　XIE刚基于Hg2+—Au的高亲和作用能有效地抑制荧光金纳米管(AuNCs)的荧光这一原理，建立了一种无标记、高选择性、高灵敏度的方法，用于水介质中检测Hg2+离子。基于同样的原理，ZHANG等%9&利用N-乙酰基丄-半胱氨酸(NAC)修饰金纳米管(AuNCs)合成的橙色荧光复合材料NAC-AuNCs，对Hg2+进行定量测定。姜晶晶2以鸡蛋白(EW)为还原剂和保护剂，合成了发近红外荧光的金纳米簇(EW@AuNCs)，EW@AuNCs作为荧光探针已被成功应用于实际水样中Hg2h的检测，检测限为20.0pmol/L。唐文%1&在水溶液中合成DNA功能化的金纳米粒子(AuNPsDNA)，基于Hg2hDNA构型变化和供受体之间的能量共振实现Hg2h测。

　　最低检测限为8nmol/L。荧光光谱法由于简单、快速、灵敏度高等优点，被认为是一种理想的分析。传统的荧测方的荧光探针都荧光团或发色团，这些荧光团或发色团寿命短、发短，光稳，致这测有、选择性和水溶等局限性。近年来，随技术的发展，无机荧材料(量子点和金属材料)因其荧高、低毒性、稳好、斯托克斯位移大等优点%3&，在重金属检测方面有广阔的前景。

　　4展望

　　纳米材料的兴起与蓬勃发展使其在药品、食品、医学、生物、环境等中都了巨大的前景。主要介绍了贵金属材料在重金属离子测中的应用研究进展。的重金属检测有原子荧谱法、原子谱法等，这仪器昂贵、过程复杂，材料的开发和，是功能化材的起，为金属离子的分析测提供了全新的研究思路。

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　　《世界有色金属》(月刊)创刊于1986年，由有色金属技术经济研究院主办。是有色金属工业刊物。旨在提供涉及有色金属工业所有领域的综合性、战略性和消息性的技术、经济情报，以促进我国有色金属工业的发展。

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