重金属广泛分布于自然界中,它的存在给人类生活带来的影响是双重的,既在某些领域发挥着其独有的特性,造福人类,而另一方面重金属的使用过度或不当会造成环境污染,尤其是对水资源造成的污染。因此,加强对水溶液中的重金属的监测是随着工业的发展所必需的技术研究。目前,基于金、银纳米颗粒检测重金属离子的检测体系已成为生物纳米研究领域的一个研究热点。本课题系分别以第五代聚酰胺-胺树状大分子(generation5Polyamidoamine dendrimer, G5PAMAM dendrimer)和γ-聚谷氨酸(y-Polyglutamic acid)作为银纳米颗粒和金纳米颗粒稳定的模板,构建用于水溶液中重金属检测的传感器。利用所加入的重金属离子与溶液中的金、银纳米颗粒之间的相互反应或螯合作用,从而使纳米颗粒的尺寸发生改变,导致使金、银纳米颗粒特有的表面等离子共振峰(Surface Plasmon Resonance)发生变化,使得纳米粒子溶液的颜色发生改变,最终实现肉眼观测和定量检测水溶液中特定重金属离子的含量。(1)利用PAMAM树状大分子作为稳定剂,通过还原法制备银纳米颗粒。该方法制备得到的银纳米颗粒([(Ag0)100-G5.NH2])具有良好的稳定性,且粒径较小。由于汞离子的电势高于银单质,因此两者相互接触时,银纳米颗粒中的银单质会与汞离子间发生氧化还原的作用,从而导致整个银纳米颗粒粒径变小,并发生颜色的变化(从黄色变为无色)。因此,可以利用这一氧化还原作用建立一种基于G5PAMAM树状大分子稳定的银纳米颗粒比色检测水溶液中汞离子的方法。研究表明,本文中所合成的[(Ag0)100-G5.NH2]可以实现肉眼检测水溶液中的汞离子,并可以利用紫外分光光度计定量检测10-10000μg/mL的汞离子,最低检测限为0.7μg/mL,且[(Ag0)100-G5.NH2]对汞离子具有良好的特异性,在有其他离子的干扰条件下也可以检测到汞离子的存在。该体系较高的灵敏度、良好的特异性以及材料本身高度的稳定性保证了[(Ag0)100-G5.NH2]对水溶液中汞离子检测效果。(2)以γ-聚谷氨酸作为稳定剂,利用硼氢化钠(NaBH4)作为还原剂制备得到稳定的金纳米颗粒。由于聚谷氨酸含有丰富的羧基,当加入三价铬离子时,聚谷氨酸上的羧基由于三价铬离子的存在而相互靠近,从而使γ-聚谷氨酸稳定的金纳米颗粒发生聚集,导致溶液颜色发生明显改变(从酒红色变为紫色),并发生紫外吸收的变化。因此,我们可以根据其SPR紫外吸收值的变化与三价铬离子浓度的关系建立一种水溶液中三价铬离子的检测方法。研究表明,该方法所得到的y-PGA-Au NPs具有良好的稳定性,可以在常温环境下长期保存,目TEM测试结果表明其粒径较小,保证了其检测的灵敏度,可以在三价铬离子浓度为90ng/mL及以上实现肉眼检测。由于三价铬离子可以使金纳米颗粒聚集,可利用SPR紫外吸收值的变化定量检测浓度在0.5-140ng/mL的水溶液中的三价铬离子。得到的检测限为0.2ng/mL。可见,该方法是一种简单、快速、方便的三价铬离子的检测方法,其具有良好的选择性和高度的灵敏性,保证了其在该领域的广泛应用。