单颗粒电感耦合等离子体质谱法对地表水中纳米银的检测.pdf

收稿日期:作者简介:曾庆招()男 广东始兴县人 地质实验测试工程师 从事地质测试等工作单颗粒电感耦合等离子体质谱法对地表水中纳米银的检测曾庆招(广东省矿产应用研究所(自然资源部放射性与稀有稀散矿产重点实验室)广东韶关)摘 要:本文采用单颗粒电感耦合等离子体质谱法()分析 纳米粒子()结果表明 在高数字浓度区域 传输效率显著降低 与实验测量结果相差较大 为确保准确的测量结果 比较合理的数量浓度范围为 /在 和 银纳米粒子中 测量值与估算值相近 结果较准确 方法验证得到以下参数:检测限数量浓度/定量限数量浓度/尺寸检测限 重复性 回收率达 经验证后 应用于广东省某地地表水 测定 发现 粒径 数量浓度最大值/最小值/关键词:单颗粒 电感耦合等离子体质谱法 地表水检测 纳米银 广东中图分类号:文献标识码:文章编号:()为了充分了解纳米粒子()的性质和功能 有必要对其进行适当的表征和量化 含有 的物体或样品可以从构成 的元素或化合物的质量浓度、颗粒数浓度、粒度、粒度分布、表面电荷、表面积、形状、团聚、结构和组成的角度来表征 是一种元素分析方法 自 世纪 年代以来广泛应用于分析实验中 使用基于高时间分辨率信号采集的单粒子分析()在其用于 表征方面取得了革命性进展 如果分析充分稀释的 水分散体 单独进入光谱仪 并且(在最佳条件下)每个 在等离子体中产生一个小离子云 可作为持续约 的峰值被检测到 为了获得准确的结果 有必要协调分析水分散体中 数量浓度和基本测量步骤的持续时间这种方法的主要缺点是延长的停留时间增加了两个或更多 在一个停留时间窗口内同时发生的可能性 可能会得到有偏差的结果 数量浓度被低估 而表观粒径分布偏移到较大的值 分析结果质量与进入质谱仪 的数量密切相关 检测到的 数量少 导致对其数量浓度和大小分布的统计估计不够有效同时过多的检测到的 可能会由于其单个信号的重叠而扭曲结果 估计 大小的准确性也受到分析灵敏度影响 由于 的直径与峰面积立方根有关 因此高灵敏度是其准确估计的先决条件本文重点描述 直径和 数浓度对传输效率和测量灵敏度的影响 其结果可能有助于开发更准确的 应用 因为传输效率和灵敏度在可靠的 表征中起着至关重要的作用 材料与方法.试剂和样品实验采用直径、和 的 纳米粒子标准品 纳米粒子总浓度/以柠檬酸钠和氢氧化钠为原料制备 缓冲溶液 用硝酸对样品进行分解以测定总 将 和 原液稀释/制得以添加 为内标的 校准液 添加明胶用于稳定 所有溶液在 超纯水设备中使用水脱盐制备 所有试剂均为分析级 年 月采集广东某地地表水样本(温度 值)将样品放入塑料容器中 并立 年第 卷 第 期 页 云 南 地 质/即加入 (/)明胶溶液 所有样品在随后 小时内进行分析 分析前用 标准品加标 得到浓度 /溶液.仪器与设备所有测量均使用配备高效等离子体炬的 光谱仪进行 样品导入系统由内置的蠕动泵、直径 管、聚四氟乙烯同心喷雾器和玻璃旋风()喷雾室组成 数据评价采用 软件 样品分解在 微波分解装置中进行 采用 对 标准品的颗粒数浓度测定进行纳米颗粒跟踪分析 使用 电子显微镜获得 标准品 图像 使用 软件进行图像评估.方法用适当的稀释液(水、缓冲液或明胶溶液)稀释制备所需数量浓度的 水分散体 在使用前 所有的溶液都在超声波浴中进行彻底的人工混合和均质采用 法测定 标准分散体中总 浓度 条件见表 取 标准品用 浓 和 去离子水在微波分解装置中分解 移入 聚丙烯容瓶中 加入铑作为内标 终浓度/通过稀释 和 原液 制备浓度分别为 和 /以及/的校准液样品中 分析包括以下步骤:()测定已知数量浓度的充分稀释 标准品()计算观测信号脉冲频率 估计的传输效率 ()用 对适当稀释的未知样品进行分析和数据采集()评价 浓度 利用仪器响应质量浓度校准、估算值评价 粒径分布表 测量条件参数.参数值射频功率()雾化器氩流量(/)辅助氩气流量(/)等离子体氩流量(/)样品流量(/)停留时间()总采集时间()结果与分析 标准品的表征供应商给出的 在所有标准分散体中总浓度均为/、和 标准品测定总浓度略低(/)标准的测量浓度 /(表)与标准品相差很大 另一方面 测定 尺寸(图)与供应商给出的标准值吻合很好表 供应商给出的 标准浓度和实际测量浓度 尺寸()总 浓度(/)的数量浓度/标准值测量值标准数量浓度/测量数量浓度/第 期曾庆招 单颗粒电感耦合等离子体质谱法对地表水中纳米银的检测图 标准品透射电子显微图:()()()().:()()()()图 银纳米粒子数量浓度对传输效率的影响 数目浓度影响从图 看出 只有在 浓度较低情况下(低于/)对传输效率的估算接近其真实值 在银纳米粒子浓度较高区域 传输效率估算值和测量值明显下降 这可能是因为形成完全或部分重叠的 簇的 彼此之间没有区别 并且仅被计数为一个粒子 结果表明 在高数字浓度区域 传输效率显著降低 同时 它们与实验测量结果相差较大 由于 标准中 离子的存在 可以预期会有一个小的增加 但在这种情况下 趋势应该是线性的 这与测量结果不符(图)因此 /数量浓度是一个合理的范围 以确保准确的测量结果 尺寸影响所有测量均使用 的水分散体进行 从图 可以看到 对于较低尺寸(小于)的纳米粒子 传输效率是一致的 然而 和 纳米粒子的传输效率很低 这是由于系统对低信号强度的错误评估造成的 与这些 对应的大部分峰几乎消失在周围背景中 计算的运输效率被低估了 在 和 银纳米粒子中 测量值与估算值相近 结果较准确图 银纳米粒子尺寸对传输效率的影响.云 南 地 质 卷 方法验证 数浓度检出限可由 统计行为来估算 本文检出限对应的 的数量浓度为/定量限被定义为“可在可接受的重复性、精度和真实性水平上确定的最低测量浓度”本文测量条件对应的定量限数量浓度/尺寸检出限计算基于 切片数浓度影响中提到的 算法 该参数计算为平均背景强度加上 倍其标准差 并转换为 直径 因此 尺寸检测限是具体情况 取决于样品中溶解银的浓度 例如 明胶溶液在脱盐水中尺寸检测限为 从两组结果中计算重复性每组结果包含 个重复分析 间隔两周测量 采用单因素方差分析()计算 测定银 数浓度相对重复性为 测定银纳米粒直径的相对重复性为 为了量化实际样品可能的基质效应在河流水样中加入 标准品 便于区分加 和最初存在的 本研究选用了 标准品 结果表明基质对数目浓度影响不大 回收率达到 表 表 检测 的方法验证.验证参数检出限定量限尺寸检出限浓度重复性直径重复性回收率/真实样本分析优化后 方法应用于广东省某地不同地点收集的地表水样本 测定各样品中银总浓度和银 数目浓度(表)结果表明 研究区域地表水中 浓度范围 /数量浓度最大值/最小值/粒径分布平均值 表 广东某地不同地点地表水中 的分析.样品序号总 浓度(/)平均直径()总 数量浓度/结论本文建立了单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定 纳米粒子的方法 结果表明 在高数字浓度区域 传输效率显著降低 与实验测量结果相差较大 比较合理的数量浓度范围为 /以确保准确的测量结果 在 和 银纳米粒子中 的测量值与估算值相近 结果较准确 方法验证得到以下参数:检测限数量浓度/定量限数量浓度/尺寸检测限 重复性 回收率达到 经验证后 将该方法应用于广东省某地地表水 测定 发现 粒径为 数量浓度最大值/最小值/参 考 文 献 梁迪思 梁维新 周启动 杨熙 吴锐.基于单颗粒电感耦合等离子体质谱法评价聚乙烯抗菌食品包装材料中纳米银颗粒的释放.分析化学 ():.刘欣 刘天豪 罗琳 谭鑫源 彭宇晴 等.酶消解单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定农产品中纳米铂颗粒.中国无机分析化学 ():.梁维新 潘佳钏 林晨 郭鹏然.热提取乳液进样单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定食品包装材料中的纳米银.分析化学 ():.姜皓文 李健 谭志强 郭瑛瑛 等.无固定相分离电感耦合等离子体质谱法在环境中痕量金属纳米颗粒分析中的应用.色谱 ():.梁维新 刘宁 郭鹏然 严冬.超声辅助提取/单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定防晒化妆品中的纳米二氧化钛.分析测试学报 ():.第 期曾庆招 单颗粒电感耦合等离子体质谱法对地表水中纳米银的检测 ():()()./.:/./.:云 南 地 质 卷