生物分析---重金属离子检测

与重金属离子的显色反应
1、将修饰后的金纳米粒子与20 μM的重金属离子(如：Cr(VI)，Cr3+，Mn2+，
Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+ ，Cd2+，Hg2+，Pb2+)混合，不同的重金属离子呈现不
同的颜色变化。其中Mn2+， Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+ ，Cd2+，Hg2+，Pb2+会立 即发生颜色变化， Cr(VI)，Cr3+ 需要1h发生颜色变化。 2、同时我们对20 μM Li+，Na+，K+，Ca2+，Ba2+，Sr2+，Al3+，Mg2+，Fe2+， Fe3+也进行了上述实验，实验结果显示这些金属离子均不显色。
铁： 在人体内对氧化有催化作用，铁过量时会损伤细胞的基本成分。
文献背景
4、重金属离子的检测方法
目前用于水体中重金属离子的检测方法主要有：络合滴定、分光光度法、
化学发光法、电化学分析法、高效液相色谱法、离子色谱法、原子光谱法、 质谱法等。 Yumin Leng, Yonglong, Li. et al. Colorimetric Response of Dithizone
CTAB、Dithizone 与AuNPs 的作用机理
1、 CTAB与AuNPs的作用机理
由红外谱图可知，175 cm−1 和188 cm−1处的峰为Au· · · N和 Au· · · Br的伸缩振动，这说明 CTAB以[-(CH3)3NBr]基团与
Figure 5.(A) Experimental far-IR spectra of the developed reagent and its mixture with Hg2+in the region of 150−700 cm−1.
AuNPs聚集呈现不同颜色变化，从而实现重金属离子的可视化检测。
总结：FT-IR 和XPS的谱图分析,证明了重金属离子和试剂的[SCH2N4]2−基团
形成了Mn+−N键，使AuNPs聚集，从而呈现不同颜色变化。
总结
本文制备了CTAB-AuNPs- Dithizone粒子，并利用重金属离子与 CTAB-AuNPs- Dithizone粒子的[SCH2N4]2−基团之间形成Mn+−N键，使
加入0.5 mL双尿腙 溶液(5.5 ×10−3M, 在0.2M NaOH中配制)
CTAB AuNPs modified by dithizone
CTAB---AuNPs---Dithizone的表征
1、TEM图

由图A可知，CTAB---AuNPs成链状，但CTAB---AuNPs---dithizone成颗粒状，其 粒径大小在15nm左右。
废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。
文献背景
3、重金属的毒性机理 （1）大部分重金属离子均可因微生物甲基化作用而生成相应的甲基化合 物, 此类化合物多属毒性很强的挥发性物质, 极易通过呼吸道进入体内, 其
中具有重要病理学意义的, 当首推甲基汞化合物。
（2）一些重金属离子通过口腔、皮肤进入体内后, 与人体某些酶的活性中 心硫基( -SH) 有着特别强的亲和力, 金属离子极容易取代硫基上的氢, 从而 使酶丧失其生物活性, 即重金属的致害物质作用就在于使生物酶失去活性。 （3）一些重金属离子可以通过与酶的非活性部位相结合, 从而改变活性部 位的构象, 或与起辅酶作用的金属离子置换, 同样能使生物酶的活性减弱甚 至丧失。
SCH2N4Na2。
CTAB、Dithizone 与AuNPs 的作用机理
2、 Dithizone与AuNPs的作用机理
由红外谱图可知， 265 cm−1处的峰为Au—S的伸缩 振动，这表明AuNPs和 [SCH2N4]2−以Au—S键相互
Figure 5.(A) Experimental far-IR spectra of the developed reagent and its mixture with Hg2+in the region of 150−700 cm−1.
别 对 应 N−H ， C−H ， N−N ， C−C ，
N=N ， N−C ， C−O ， C=S 的伸缩振动。
CTAB、Dithizone 与AuNPs 的作用机理
2、 Dithizone与AuNPs的作用机理
因此,我们认为dithizone在NaOH条件下会发生化学反应，产生C6H5ONa和
重金属离子检测
某某大学 某某 2015.03.09
目录
文献背景 纳米Au的制备方法 Au 纳米Au的修饰 纳米Au的生物效应 总结
文献背景
1、重金属离子种类 在环境与健康领域所说的重金属主要是指汞(Hg)、镉(Cd)、铬( Cr) , 以及 具有重金属特性的类金属砷( As) 等生物毒性显著的重元素, 有时也泛指( Cu) 、 锌( Zn) 、钴( Co) 、镍( Ni) 等一般重金属, 有些重金属尽管是人体健康所必需 的微量元素, 但在体内蓄积也有量的限度, 超出这个限度同样显现出致病毒性。 2、重金属污染及其根源 重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由农药、采矿、
Product and Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide Modified Gold Nanoparticle Dispersion to 10 Types of Heavy Metal Ions:
Understanding the Involved Molecules from Experiment to Simulation. Langmuir. 2013, 29, 7591−7599.
文献思路
CTAB---AuNPs---Dithizone的制备
1、制备过程
5mL HAuCl4 (5 ×10−3M) 95mL超纯水 CTAB-AuNPs (4℃下放置至少4h) 加入3ml CTAB (3.5 ×10−3M) 1.5mLNaBH4 (0.1M,现配)
反应30min,粉红变为深红
AuNPs相互作用。
.
CTAB、Dithizone 与AuNPs 的作用机理
1、 CTAB与AuNPs的作用机理
由XPS谱图可知，CTAB-AuNPs的C 1s未发生改变，但N 1s发生了0.2 eV
的蓝移，Br 3d在63.3 eV处出现新峰， N 1s和Br 3d的改变说明CTAB的官能 团[−(CH3)3NBr]和AuNPs之间的相互作用使CTAB被吸附在了AuNPs上。
CTAB---AuNPs---Dithizone的表征
2、紫外-可见光谱
（1） CTAB-AuNPs的λmax为524nm。
（2）dithizone solution(双尿腙溶液)的λmax
为472nm。 （3） CTAB-AuNPs- dithizone的λmax为 480nm，波长发生了偏移，这是由于CTABAuNPs 与dithizone 的共同作用所导致的。
CTAB、Dithizone 与AuNPs 的作用机理
2、 Dithizone与AuNPs的作用机理
(1) dithizone （ 未 加 NaOH ） ： 在
∼3487 ， 3095 ， 1600 ， 1442 ， 1311 ，
1143 ， 677 cm−1 处的峰分别对应 N−H ， C−H ， C−C ， N=N ， N−C ( 与苯环相 连的C)，N−C (与S相连的C)，C=S的 伸缩振动。 (2) dithizone products (加入NaOH)： 在 ∼3471 ， 3095 ， 1670 ， 1600 ， 1458，1114，863，697 cm−1处的峰分
文献背景
汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水 中含0.01毫克，就会导致人中毒。
铬：会造成四肢麻木，精神异常。云南铬污染事件
铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接 伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下；对老年 人会造成痴呆等。另外还有致癌、致突变作用。 砷：是砒霜的组分之一，有剧毒，会致人迅速死亡。长期接触少量，会导 致慢性中毒。另外还有致癌性。 锌：过量时会得锌热病。也会伤害肝肾。
作用。
.
与重金属离子的作用机理
试剂与Hg混合：在红外谱图中,会在466 cm−1处出现新峰，这是Hg---N的伸缩振动峰。 试剂与Ni混合：3538 cm−1出的N---H消失，这是由于形成了Ni---N键。
与重金属离子的作用机理
从Hg 4f和Ni 2p 的XPS谱图分析中可知，100.1 eV和856.3 eV处的峰分别为Hg-N 和Ni-N的结合能。
与重金属离子的显色反应
B、C: Corresponding UV−vis absorption spectra of the developed reagent in the presence of heavy metal ions.
在紫外-可见光分析中，重金属离子的加入使得λ max发生红移， 这主要是由于重金属离子使AuNPs聚集造成的。