基于三唑环修饰纳米金的重金属离子比色传感研究

Colorimetric sensing based on gold nanoparticles (AuNPs) as a highly specific, highly sensitive, and simple detection method, has shown a broad application prospects on the rapid detection of metal ions and attracted much attention from scientists. While great progress has been made on this method, there are still deficiencies exist. For example, biomodifiers of AuNPs have shortcomings such as expensive, difficult to modify, and lack of diversity, while organic sulfur modifiers are generally hard to be synthesized and have unpleasant smell. Furthermore, current detection scope mainly focus on heavy metal ions such as Hg2+, Pb2+, and Cu2+, and the detection of other heavy metal ions needs to be strengthened. This project aims to modify AuNPs with “click” triazoles which are green, economy, easy to be synthesized and modified, and structurally diverse. Through adjusting the substituents on the triazole rings, they may bind specifically with heavy metal ions and result in the optical properties changes of AuNPs, thus achieving highly selective and sensitive detection of different heavy metal ions in water. Further searching for the specific detection mechanism to provide new approaches and theoretical basis for the development of AuNPs based colorimetric sensing of metal ions. This project would be of great significance and application prospect.

基于纳米金的比色传感法作为一种特异性强、灵敏度高、操作简便的检测方法，在金属离子快速检测方面展现出广阔的应用前景，得到了广大科研工作者的关注。目前该方法已取得了较大的进展，但仍存在不足，如生物修饰剂存在价格昂贵、不易修饰、多样性不足的缺点，而含硫有机小分子修饰剂存在不易合成和恶臭的缺点；并且目前主要集中在Hg2+、Pb2+、Cu2+等重金属离子的检测上，其它重金属离子的检测有待加强。本项目旨在以一种绿色经济、合成简便、易于修饰、结构多样的“click”三唑环化合物来修饰纳米金，通过对三唑环上的取代基进行调控，使其与重金属离子发生特异性结合，使纳米金的光学性质发生变化，实现对水中不同重金属离子的高选择性和高灵敏度检测，并深入研究其特异性检测机制，为开发基于纳米金的金属离子比色传感方法提供新的途径和理论依据。此项目的研究具有重要的理论意义和应用前景。

基于纳米金/银比色原理的新型传感器技术具有检测特异性强、灵敏度高、操作简便等一系列优点，在金属离子快速检测方面展现出良好的应用前景。开发一系列合成简便、绿色经济、结构多样的纳米金/银有机小分子修饰剂，通过对修饰基团的调控，实现对水中不同金属离子的高选择性和高灵敏度检测具有十分重要的意义。本项目通过简便的“click”反应设计合成了一系列含有不同官能团和不同结构的三唑环配体，用其修饰纳米金或纳米银，并考查它们对水中金属离子的选择性比色检测性能。研究发现，以亚氨基二乙酸（IDA）、氮川三乙酸（NTA）、赖氨酸（Lys）修饰纳米金能分别实现Cr(III), Cr(VI), 和Hg(II) 的选择性比色检测；次氮基-3-（亚甲基）-3-（1,2,3三唑）-三乙酸修饰的纳米银（NTTTA-AgNPs）能够在24种不同阴、阳离子存在的情况下选择性的检测出Mn2+；1-(羧甲基)-1,2,3-三唑-4-羧酸稳定纳米金可实现对Al3+的快速比色检测。通过UV-Vis、TEM、FT-IR、Raman等一系列表征手段研究了纳米金/银检测金属离子的特异性识别机制，为更深入的理解和更好的改进纳米金/银对金属离子的检测能力提供了理论基础。并通过实际水样检测研究了其实用性，表明其具有较高的实际应用前景。