[發明專利]一種Au@Ag@AgCl納米粒子的制備方法及其在氨氣比色檢測中的應用

有效

• 申請號: 202110021621.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN113059175B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 曾景斌;仇志偉;梁心怡;崔炳文;張云芝
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B22F1/17
• 分類號: B22F1/17;B22F1/16;B22F1/054;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N21/31
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本發明公開一種用于比色檢測氨氣濃度的Au@Ag@AgCl納米粒子的制備方法，該方法首先以檸檬酸鈉溶液作為還原劑,將HAuCl₄溶液在水相中進行還原，制得Au納米球。接著通過外延生長法，弱堿性條件下用抗壞血酸還原AgNO₃溶液，將一層銀殼沉積到預制的Au納米球上。然后，通過FeCl₃對Ag殼的氧化刻蝕作用，將一層薄薄的AgCl沉積在Au@Ag納米粒子上，以得到具有三層核殼結構的Au@Ag@AgCl納米粒子。該納米粒子探針通過與氨氣發生特異性反應，使得納米探針的成分和殼層成分發生變化，從而引起材料吸光度的明顯改變，該納米探針對氨氣響應的特異性強、靈敏度高、性能穩定、方便快捷，利用肉眼即可實現對氨氣濃度的快速定性和半定量分析。

技術領域

本發明涉及一種具有三層核-殼結構的Au@Ag@AgCl納米粒子，尤其是涉及一種適用于氨氣比色檢測的Au@Ag@AgCl納米粒子探針。

背景技術

氨氣是一種無色而具有強烈刺激性氣味的毒害氣體，其主要來源包括自然界和人工制造兩個方面。空氣中的氮氣可以在微生物植物的固定作用下轉換成氨氣進入土壤，參與生態循環；而化學工業、冶金行業、汽車制造、制冷工業、煤礦燃燒等行業也會人為制造出大量氨氣。近幾十年來，隨著工業化與城市化的迅速發展，全球的氨氣排放量逐年遞增。而作為一種對人體具有極大危害性的氣體，即使是在較低濃度下，氨氣也會對人體口腔、皮膚黏膜、上呼吸道等帶來嚴重的刺激作用。美國職業安全與健康管理局(OSHA)規定空氣中氨氣濃度的上限為25ppm，但是人類對于氨氣的嗅覺極限為55ppm，無法簡單的通過嗅覺判別空氣中氨氣的含量，從而在工業及日常生活中帶來潛在的安全隱患。因此，對氨氣實現實時、準確、快速的檢測不僅有助于環境污染問題的有力監管，而且對于保障生產安全和公共健康有著十分重要的意義。

傳統的檢測氨氣濃度的方法包括氣相色譜法、電化學法和熒光法等等。這些檢測方法具有較為理想的檢出靈敏度，并且已經被時間證實其實用性，但同時缺點也很明顯。一方面，這些方法需要昂貴的大型儀器和專業的操作人員，難以實現快速、實時檢測；另一方面，這些方法的檢測條件較為苛刻，如半導體類電化學傳感器往往需要較高的工作溫度，同時還伴隨著易受潮、恢復時間較長等固有缺陷。除了上述方法，比色法因其成本低，操作簡便且易于半定量檢測，也被廣泛應用于分析檢測領域。傳統的比色法檢測氨氣主要使用有機染料作為探針，包括Nessler試劑、吲哚酚藍、pH敏感染料等等，它們在與氨氣結合后使得有機分子發生結構改變從而產生肉眼可見的顏色變化，這些比色法易于實施，但靈敏度始終不足用于現場氣態氨氣的測定(T.F.Hartley,Annals of Clinical Biochemistry,11(1974)137-140；A.Aminot,Marine Chemistry,56(1997)59-75；J.Geltmeyer,AdvancedFunctional Materials,26(2016)5987-5996；Y.Zhang,Sensors and Actuators B:Chemical,255(2018)3216-3226)。最近，部分科學家提出利用貴金屬納米材料的局域表面等離子體共振效應來檢測氨氣。例如，利用銀納米顆粒作為探針，通過與氨氣反應形成Ag(NH₃)₂⁺配合物來調控銀納米顆粒的表面等離激元帶，從而實現對氨氣的比色檢測(S.Pandey,International Journal of Biological Macromolecules,51(2012)583-589；A.Amirjani,Talanta,176(2018)242-246)。然而，此類貴金屬納米材料探針針對氨氣的靈敏度仍然有待提高，同時，銀納米顆粒還存在易被氧化而穩定性不足的問題，也在一定程度上降低了其在實際場所氨氣含量檢測領域的實際應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的氨氣比色檢測方法中所存在的探針靈敏度有待提高、穩定性較差等不足，以一種具有三層核殼結構的Au@Ag@AgCl納米粒子作為特異性探針，提供一種具有反應靈敏、特異性強、穩定性高等優點的比色檢測氨氣濃度的Au@Ag@AgCl納米粒子及其制備方法。