本發明涉及一種簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，屬于分析化學。

背景技術：

1、六價鉻(cr(vi))是一種具有較高氧化能力的化學元素，常用于工業應用，如金屬電鍍、染料制造、顏料生產等方面。它因其毒性和致癌性而受到嚴格監管。六價鉻可通過吸入、攝入或皮膚接觸進入人體，可能導致呼吸系統問題、皮膚過敏和其他健康問題，被列為一類致癌物。隨著工業的不斷發展，六價鉻在水中的排放量也日益增多，可能會對土壤中農作物等植物的生長造成一定的危害，若對水質處理不當而被人體攝入后，會在人體內不斷積累，從而對人體的呼吸系統、神經免疫系統以及胃腸道造成極大的危害，對皮膚黏膜也具有強烈的刺激作用。因此，開發一種簡單、靈敏、快速檢測六價鉻的方法至關重要。

2、傳統的cr(vi)的檢測方法有很多種，包括原子吸收光譜法、色譜法、電化學法、比色法，化學發光法和熒光光譜法等，上述方法需要使用專業設備，操作過程耗時長，步驟繁瑣，花費較高。因此，開發一種能在普通實驗室甚至在野外現場實時定量檢測六價鉻離子的方法，對六價鉻離子的環境監測具有重要意義。

技術實現思路

1、發明目的：本發明的目的提供一種能在普通實驗室甚至在野外現場實時定量水中六價鉻的可視化檢測方法，可以克服現有的基于顏色識別的圖像比色法對六價鉻離子進行檢測時存在操作繁瑣且耗時的問題。

2、技術方案：本發明所述的一種簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，包括以金核銀殼納米粒子(au@ag?nps)作為比色探針，在氫溴酸(hbr)溶液的存在下與六價鉻反應，通過拍攝裝置對反應后的溶液進行顯色圖像拍攝，對各顯色圖像進行rgb識別，得到藍色通道強度值ib，利用與六價鉻濃度的線性關系對六價鉻的定量。

3、本發明所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，包括以下步驟：

4、(1)制備au@ag?nps納米比色探針溶液；

5、(2)配置不同濃度的六價鉻標準溶液，將au@ag?nps納米比色探針溶液與氫溴酸溶液混合，得到檢測液，在檢測液中加入不同濃度的六價鉻標準溶液反應，對反應液進行顯色圖像拍攝，對各顯色圖像進行rgb識別，得到的不同濃度的六價鉻對應的藍色通道強度值ib，利用藍色通道強度值ib與不同的六價鉻濃度構建標準曲線；

6、(3)將au@ag?nps納米比色探針溶液與氫溴酸溶液混合，得到檢測液，在檢測液中加入待測水反應，得到的藍色通道強度值ib，利用步驟(2)得到的標準曲線得到待測水中六價鉻的濃度。

7、進一步地，步驟(1)中，au@ag?nps納米比色探針的制備方法包括以下步驟：

8、將檸檬酸三鈉快速加入haucl4溶液，在快速攪拌下繼續保持沸騰反應，溶液冷卻至室溫后，向溶液中依次加入抗壞血酸和agno3，持續攪拌，溶液顏色逐漸從酒紅色變為橙色，即得au@ag?nps納米比色探針溶液。

9、進一步地，步驟(2)中，au@ag?nps納米比色探針溶液的濃度為0.2-0.5mmol/l，氫溴酸溶液的濃度為0.05-0.15mol/l，混合液中au@ag?nps納米比色探針溶液與氫溴酸溶液的體積比(500-1000)：(10-50)。最優選為au@ag?nps納米比色探針溶液的濃度為0.2mmol/l，氫溴酸溶液的濃度為0.15mol/l，混合液中au@ag?nps納米比色探針溶液與氫溴酸溶液的體積比700：30。

10、進一步地，步驟(2)中，不同六價鉻標準溶液得濃度分別為2.5μmol/l、5μmol/l、8μmol/l、10μmol/l、12μmol/l、15μmol/l、20μmol/l、25μmol/l、30μmol/l、35μmol/l。

11、進一步地，步驟(2)中，標準曲線為y＝4.209x+108.049，其中，x為六價鉻離子濃度(μm)，y為藍色通道強度值ib。

12、進一步地，步驟(2)中，標準曲線的線性范圍為2.5-35μmol/l。

13、進一步地，對反應液進行顯色圖像拍攝時，拍攝裝置的攝像頭與反應液間的距離為5-10cm。

14、進一步地，對各顯色圖像進行rgb識別時采用智能手機相機中的取色功能。

15、進一步地，步驟(2)和步驟(3)中，反應的時間為12min以內。

16、構建機理：au@ag?nps在氫溴酸(hbr)溶液的存在下，與六價鉻發生氧化還原反應，導致au@ag?nps的蝕刻。鉻由六價態變為三價態，同時核殼結構的au@ag?nps的銀殼逐漸減薄直至完全蝕刻成金納米球。在此過程中，au@agnps的溶液顏色呈現出從由橙色變為粉紅色再到淡紫色的生動變化。通過智能手機相機中的色塊抓取功能可以將顏色變化轉化為rgb值，與六價鉻濃度構建線性關系來實現對六價鉻的定量。

17、本發明六價鉻離子在hbr溶液存在時能夠氧化蝕刻au@ag?nps，使溶液顏色由橙色變淺，再變為粉紅色最后到淡紫色。溶液顏色的變化與六價鉻離子的濃度緊密相關。利用智能手機拍照，并識別讀取溶液的顏色，最后將其轉換為六價鉻離子的濃度。獲得的圖像以藍色通道強度值ib對六價鉻離子濃度構建標準曲線，擬合相關系數非常高，并且這種檢測方法能夠很好地排除基質干擾，穩定性和精密度均較好。

18、有益效果：與現有技術相比，本發明具有如下顯著優點：

19、(1)本發明通過手機拍攝對六價鉻離子實現可視化檢測的操作簡單便捷，且檢測成本低，不需要專業、昂貴的檢測設備和精心訓練的操作人員。

20、(2)本發明采用au@ag?nps作為比色探針，制備過程簡單，不同于大多數基于金屬納米顆粒的比色傳感器在響應目標時僅表現出單一的顏色變化。其不同的顏色變化對應不同的目標濃度，使肉眼也可以很容易地確定檢測目標的大概濃度，在實際檢測中被視為一種高效的比色傳感器。

21、(3)本發明提供的比色探針對六價鉻的檢測表現出較好的選擇性和靈敏度，幾乎不會受到其他離子的干擾，在一定范圍內與六價鉻濃度均呈線性關系，因此可以實現在水環境中對六價鉻的含量檢測，具有十分廣闊的應用前景。

22、(4)本發明提供的比色探針檢測時間短，反應可在12分鐘內迅速完成，操作簡單，且在室溫下操作即可。

技術特征：

1.一種簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，包括以金核銀殼納米粒子(au@ag?nps)作為比色探針，在氫溴酸(hbr)溶液的存在下與六價鉻反應，通過拍攝裝置對反應后的溶液進行顯色圖像拍攝，對各顯色圖像進行rgb識別，得到藍色通道強度值ib，利用與六價鉻濃度的線性關系對六價鉻的定量。

2.根據權利要求1所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，au@ag?nps納米比色探針的制備方法包括以下步驟：

4.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，步驟(2)中，au@ag?nps納米比色探針溶液的濃度為0.2-0.5mmol/l，氫溴酸溶液的濃度為0.05-0.15mol/l，混合液中au@ag?nps納米比色探針溶液與氫溴酸溶液的體積比(500-1000)：(10-50)。

5.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，步驟(2)中，不同六價鉻標準溶液得濃度分別為2.5μmol/l、5μmol/l、8μmol/l、10μmol/l、12μmol/l、15μmol/l、20μmol/l、25μmol/l、30μmol/l、35μmol/l。

6.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，步驟(2)中，標準曲線為y＝4.209x+108.049，其中，x為六價鉻離子濃度(μm)，y為藍色通道強度值ib。

7.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，標準曲線的線性范圍為2.5-35μmol/l。

8.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，對反應液進行顯色圖像拍攝時，拍攝裝置的攝像頭與反應液間的距離為5-10cm。

9.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，對各顯色圖像進行rgb識別時采用智能手機相機中的取色功能。

10.根據權利要求2所述簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(3)中，反應的時間為12min以內。

技術總結
本發明公開了一種簡單快速定量水中六價鉻的可視化檢測方法，該方法通過加入溴化氫溶液嚴格控制其用量以實現金核銀殼納米粒子(Au@Ag?NPs)和六價鉻的刻蝕反應，包括如下步驟：(1)制備Au@Ag?NPs納米比色探針溶液，(2)配置不同濃度六價鉻的標準溶液，在含有Au@Ag?NPs納米比色探針溶液與溴化氫溶液的檢測液中加入六價鉻的標準溶液，根據藍色通道強度值I<subgt;B</subgt;確定測定六價鉻的標準曲線及檢出限，(3)對六價鉻的實際水樣進行可視化檢測。本發明提供的檢測條件溫和，能夠很好地排除基質干擾，穩定性和靈敏度高，而且整個識別檢測過程具有操作簡便、快速實時定量、成本低的優點，具有非常廣泛的應用前景。

技術研發人員：鄭穎平,許榮慧,鄭毅
受保護的技術使用者：東南大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24