纳米银的单颗粒电感耦合等离子质谱法表征及其测定

杨远　龙晨璐　杨兆光　李海普　王强

摘要建立单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SPICPMS）测定稀溶液中纳米银颗粒粒度分布及纳米银颗粒数量浓度的方法。当停留时间为3 ms时，两个或多个纳米银颗粒同时进入检测器的可能性降至最低。采用5倍标准偏差迭代算法（5σ）区分纳米银颗粒信号和背景信号。采用SPICPMS法测定3种商品级纳米银颗粒（30， 50和100 nm）粒度分布和纳米颗粒浓度。结果表明：SPICPMS法测定纳米银颗粒结果与纳米银的TEM值相近，可采用SPICPMS法表征纳米银颗粒。本方法测定稀溶液中纳米银颗粒粒度检出限为25 nm，纳米银颗粒浓度检出限约为8×104个/L。将纳米银颗粒加入到自来水样品中并进行测定，获得相近的纳米银粒度分布及纳米颗粒浓度。本方法简单、快捷、灵敏度高，可为研究水环境中纳米银的风险评估提供可靠分析方法，并为饮用水中纳米银的监测提供分析技术。关键词纳米银；单颗粒电感耦合等离子体质谱；饮用水

20140616收稿；20140722接受

本文系教育部高校博士点专项基金项目（No.20120162110019）、国家自然科学基金（Nos. 21407182， 21277175）、深圳市战略性新兴产业发展专项资金项目（JCYJ20120618164317119）资助

* Email： qwangcsu@163.com1引言

根据“新兴纳米技术计划”的报道＼[1＼]，市场中大约存在1300种纳米材料商品，其中20%与纳米银材料相关。纳米银（AgNPs）颗粒具有特殊的抗菌活性，已被广泛应用在纺织品、水净化设备、化妆品等领域。值得注意的是，纳米级的尺寸在赋予纳米材料迥异特性和崭新应用的同时，也增加了该类材料对生态环境的毒性，使之成为一类新兴的污染物＼[2，3＼]。AgNPs在环境中的迁移、转化、归趋等环境行为和生态风险问题不能由其对应的溶解态金属离子或单质来预测。与常规污染物相比，影响AgNPs环境行为的指标体系更为复杂。目前，国外对于水环境中AgNPs的检测研究刚刚起步，而国内尚无相关报道。因此，迫切需要建立一种准确测定水环境中AgNPs的分析方法，并用于研究水环境中AgNPs这种新兴污染物的环境行为。

目前，表征纳米材料最常见的方法为动态光散射（DLS）、纳米颗粒物追踪（NTA）和电子显微镜（EM）。此类技术需要较高浓度（mg/L）才能有效地表征未知样品＼[4～6＼]，不适合水环境中低浓度纳米颗粒表征。电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）具有高选择性、高灵敏度和多元素同时测定等优势，特别适合用于这种新兴材料的表征分析。通过与其它技术的联用，可获得金属基纳米颗粒的粒度和自有性质（如自由离子同纳米粒子关系）信息。流场分离技术（Field flow fractionation，FFF）ICPMS技术能够对粒径为2～1000 nm的大分子、胶体和工程纳米材料进行物理分离并表征，但对Ag+测定，FFFICPMS技术分离效果不佳，明显限制了该技术对于工程纳米材料的分离检测＼[7＼]。流动色谱ICPMS联用技术（HDCICPMS）＼[8＼]是另一种分离工程纳米粒子的方法，但与FFF技术相比，分辨率较差。

摘要建立单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SPICPMS）测定稀溶液中纳米银颗粒粒度分布及纳米银颗粒数量浓度的方法。当停留时间为3 ms时，两个或多个纳米银颗粒同时进入检测器的可能性降至最低。采用5倍标准偏差迭代算法（5σ）区分纳米银颗粒信号和背景信号。采用SPICPMS法测定3种商品级纳米银颗粒（30， 50和100 nm）粒度分布和纳米颗粒浓度。结果表明：SPICPMS法测定纳米银颗粒结果与纳米银的TEM值相近，可采用SPICPMS法表征纳米银颗粒。本方法测定稀溶液中纳米银颗粒粒度检出限为25 nm，纳米银颗粒浓度检出限约为8×104个/L。将纳米银颗粒加入到自来水样品中并进行测定，获得相近的纳米银粒度分布及纳米颗粒浓度。本方法简单、快捷、灵敏度高，可为研究水环境中纳米银的风险评估提供可靠分析方法，并为饮用水中纳米银的监测提供分析技术。关键词纳米银；单颗粒电感耦合等离子体质谱；饮用水

20140616收稿；20140722接受

本文系教育部高校博士点专项基金项目（No.20120162110019）、国家自然科学基金（Nos. 21407182， 21277175）、深圳市战略性新兴产业发展专项资金项目（JCYJ20120618164317119）资助

* Email： qwangcsu@163.com1引言

根据“新兴纳米技术计划”的报道＼[1＼]，市场中大约存在1300种纳米材料商品，其中20%与纳米银材料相关。纳米银（AgNPs）颗粒具有特殊的抗菌活性，已被广泛应用在纺织品、水净化设备、化妆品等领域。值得注意的是，纳米级的尺寸在赋予纳米材料迥异特性和崭新应用的同时，也增加了该类材料对生态环境的毒性，使之成为一类新兴的污染物＼[2，3＼]。AgNPs在环境中的迁移、转化、归趋等环境行为和生态风险问题不能由其对应的溶解态金属离子或单质来预测。与常规污染物相比，影响AgNPs环境行为的指标体系更为复杂。目前，国外对于水环境中AgNPs的检测研究刚刚起步，而国内尚无相关报道。因此，迫切需要建立一种准确测定水环境中AgNPs的分析方法，并用于研究水环境中AgNPs这种新兴污染物的环境行为。

目前，表征纳米材料最常见的方法为动态光散射（DLS）、纳米颗粒物追踪（NTA）和电子显微镜（EM）。此类技术需要较高浓度（mg/L）才能有效地表征未知样品＼[4～6＼]，不适合水环境中低浓度纳米颗粒表征。电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）具有高选择性、高灵敏度和多元素同时测定等优势，特别适合用于这种新兴材料的表征分析。通过与其它技术的联用，可获得金属基纳米颗粒的粒度和自有性质（如自由离子同纳米粒子关系）信息。流场分离技术（Field flow fractionation，FFF）ICPMS技术能够对粒径为2～1000 nm的大分子、胶体和工程纳米材料进行物理分离并表征，但对Ag+测定，FFFICPMS技术分离效果不佳，明显限制了该技术对于工程纳米材料的分离检测＼[7＼]。流动色谱ICPMS联用技术（HDCICPMS）＼[8＼]是另一种分离工程纳米粒子的方法，但与FFF技术相比，分辨率较差。

摘要建立单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SPICPMS）测定稀溶液中纳米银颗粒粒度分布及纳米银颗粒数量浓度的方法。当停留时间为3 ms时，两个或多个纳米银颗粒同时进入检测器的可能性降至最低。采用5倍标准偏差迭代算法（5σ）区分纳米银颗粒信号和背景信号。采用SPICPMS法测定3种商品级纳米银颗粒（30， 50和100 nm）粒度分布和纳米颗粒浓度。结果表明：SPICPMS法测定纳米银颗粒结果与纳米银的TEM值相近，可采用SPICPMS法表征纳米银颗粒。本方法测定稀溶液中纳米银颗粒粒度检出限为25 nm，纳米银颗粒浓度检出限约为8×104个/L。将纳米银颗粒加入到自来水样品中并进行测定，获得相近的纳米银粒度分布及纳米颗粒浓度。本方法简单、快捷、灵敏度高，可为研究水环境中纳米银的风险评估提供可靠分析方法，并为饮用水中纳米银的监测提供分析技术。关键词纳米银；单颗粒电感耦合等离子体质谱；饮用水

20140616收稿；20140722接受

本文系教育部高校博士点专项基金项目（No.20120162110019）、国家自然科学基金（Nos. 21407182， 21277175）、深圳市战略性新兴产业发展专项资金项目（JCYJ20120618164317119）资助

* Email： qwangcsu@163.com1引言

根据“新兴纳米技术计划”的报道＼[1＼]，市场中大约存在1300种纳米材料商品，其中20%与纳米银材料相关。纳米银（AgNPs）颗粒具有特殊的抗菌活性，已被广泛应用在纺织品、水净化设备、化妆品等领域。值得注意的是，纳米级的尺寸在赋予纳米材料迥异特性和崭新应用的同时，也增加了该类材料对生态环境的毒性，使之成为一类新兴的污染物＼[2，3＼]。AgNPs在环境中的迁移、转化、归趋等环境行为和生态风险问题不能由其对应的溶解态金属离子或单质来预测。与常规污染物相比，影响AgNPs环境行为的指标体系更为复杂。目前，国外对于水环境中AgNPs的检测研究刚刚起步，而国内尚无相关报道。因此，迫切需要建立一种准确测定水环境中AgNPs的分析方法，并用于研究水环境中AgNPs这种新兴污染物的环境行为。

目前，表征纳米材料最常见的方法为动态光散射（DLS）、纳米颗粒物追踪（NTA）和电子显微镜（EM）。此类技术需要较高浓度（mg/L）才能有效地表征未知样品＼[4～6＼]，不适合水环境中低浓度纳米颗粒表征。电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）具有高选择性、高灵敏度和多元素同时测定等优势，特别适合用于这种新兴材料的表征分析。通过与其它技术的联用，可获得金属基纳米颗粒的粒度和自有性质（如自由离子同纳米粒子关系）信息。流场分离技术（Field flow fractionation，FFF）ICPMS技术能够对粒径为2～1000 nm的大分子、胶体和工程纳米材料进行物理分离并表征，但对Ag+测定，FFFICPMS技术分离效果不佳，明显限制了该技术对于工程纳米材料的分离检测＼[7＼]。流动色谱ICPMS联用技术（HDCICPMS）＼[8＼]是另一种分离工程纳米粒子的方法，但与FFF技术相比，分辨率较差。