納米科技在為現(xiàn)代生活提供各種高性能產(chǎn)品的同時，也對環(huán)境造成了嚴重的負擔(dān)。之前的文章中，我們一起學(xué)習(xí)了飲用水、湖泊水、廢水等水體中的納米顆粒的單顆粒ICP-MS的測定過程，了解到納米顆粒的無處不在。

那么“大海啊，全是水”的海水中，是不是也一定存在著納米顆粒呢？

但是，海水和其他水體不一樣，含有更多的“鹽分”，也就是基體不同。通常，在ICP-MS 分析中，分析之前需要稀釋具有較高基體的樣品，以免對儀器

產(chǎn)生影響。然而，納米顆粒在環(huán)境樣品中的溶解和聚合取決于基體，且樣品基體組成和濃度（例如溶解有機質(zhì)（DOM）和離子強度）對其具有極大影響。因此在處理納米顆粒時，稀釋可能觸發(fā)轉(zhuǎn)化，這意味著獲得的結(jié)果可能無法準確反映樣品中納米顆粒的初始狀態(tài)。

為降低環(huán)境樣品或其他高溶解固體含量樣品在分析前稀釋的必要性，PerkenElmer提供了適用于NexION系列ICP-MS(5000/2000/1000/350/300)的全基體進樣系統(tǒng)（AMS）。

這套系統(tǒng)包含一個耐高鹽霧化器和一個帶有氬氣稀釋氣接口的霧室。稀釋氣的流速由獨立的氬氣通道控制，氣流方向與霧化氣流向垂直，以獲得zui佳的混合效果。可獲得高達200倍的稀釋比，避免了離線手工稀釋的繁瑣操作和隨之而來的污染和誤差。對于不需稀釋的樣品，只需將稀釋氣關(guān)掉，無需取下稀釋氣管路。借助AMS系統(tǒng)，對無需稀釋的樣品和需要稀釋200倍以內(nèi)的樣品分別進行分析之間，無需對儀器再次進行參數(shù)優(yōu)化。

本文中，我們將探索模擬海水樣品中金納米顆粒的分析，并利用AMS 功能避免人為稀釋，并討論儀器配置條件對單顆粒ICP-MS進行精確和準確顆粒分析的影響。

樣品

在超高純（UHP）水中以1，2 和3 ppb 濃度制備離子金（Au⁺）標(biāo)準品，并且在超高純水中按60000 顆/mL制備60 nm 的金納米顆粒標(biāo)準品（NIST 8013）。使用標(biāo)準參考物質(zhì)（CASS-6，加拿大國家研究委員會）制備海水樣品，并摻入60000 顆/mL的60 nm NIST 金納米顆粒。

在分析之前不進行進一步的樣品稀釋。

實驗

所有分析均在NexION 2000 ICP-MS 上進行，并使用表1 中所示的進樣附件和參數(shù)。全基體進樣系統(tǒng)（AMS）的氣流量設(shè)定為0.4 L/ 分鐘，即10 倍稀釋，可在未經(jīng)任何人為稀釋的情況下分析未稀釋的海水，從而簡化樣品制備，并確保樣品基體中納米顆粒的完整性。

實驗結(jié)果

如下圖所示，在幾種不同的AMS 氣流量下精確確定NIST 60 nm 金顆粒的粒徑，證明如果使用相應(yīng)的離子校準，AMS 不會影響粒徑測量的準確度。

AMS 氣體流量對NIST 8013 60 nm 金納米顆粒測量粒徑的影響。

AMS 氣體流量對NIST 8013 60 nm 金納米顆粒測量粒徑的影響

將金納米顆粒分別添加到海水和去離子水樣品中并進行測量。

下圖顯示了添加到海水和去離子水中的60 nm納米顆粒的粒徑分布，兩者基本沒有差異。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)膬x器參數(shù)設(shè)置和AMS降低了基體效應(yīng)，從而能夠在復(fù)雜的環(huán)境基體（如海水）中進行準確jing準的納米顆粒測量，而無需與離子校準標(biāo)液進行基體匹配。這種能力簡化了流程，增加了可用性，最重要的是，由于消除了液體稀釋的需要，可在分析樣品中獲得納米顆粒的準確結(jié)果。

未稀釋的海水（a）和去離子水（b）中的NIST 8013 60 nm金納米顆粒的粒徑分布

未稀釋的海水（a）和去離子水（b）中的NIST 8013 60 nm金納米顆粒的粒徑分布

結(jié)論

使用配備了全基體進樣系統(tǒng)（AMS）的PerkinElmer的NexION 2000 ICP-MS，可以無需考慮用水稀釋導(dǎo)致的納米顆粒狀態(tài)的轉(zhuǎn)化對于測量結(jié)果的影響，精確測量海水（典型的復(fù)雜基體）中納米顆粒粒徑大小和濃度，無需手工稀釋樣品。

想要了解更多詳情請掃描二維碼

《使用全基體進樣系統(tǒng)和單顆粒ICP-MS快速測定海水中納米顆?！?/p>

納米銀作為常見的YJ成分在很多生活用品中都能找到，比如無臭衣服，防霉浴簾，食品容器及食品砧板。有些商家甚至將納米銀顆粒添加到膳食補充劑中，宣稱可以提高免疫力，廣為宣傳。

但是，沒有任何一種含膠體納米銀的保健品被認為是安全有效的。

事實上不僅僅是保健效果，連所謂的du家技術(shù)和高科技成果都是忽悠人的。美國FDA禁止了納米銀保健品，也有研究發(fā)現(xiàn)納米銀會對肺部、神經(jīng)及皮膚產(chǎn)生毒性。甚至能滲入大腦、進入胎盤、干擾精細胞。

而且銀納米顆粒排放到環(huán)境中，可能會對植物和水生生物造成影響。

單顆粒ICP-MS (SP-ICP-MS)技術(shù)，可用于非常低的顆粒濃度，大小，大小分布和溶解濃度的測定，使得SP-ICP-MS成為評估納米顆粒在不同環(huán)境介質(zhì)中命運的常規(guī)技術(shù)。

本實驗使用NexION ICP-MS測定了三種市售含有銀納米顆粒的三種營養(yǎng)補充劑，實際看看這些保健品中的銀納米顆粒數(shù)量和尺寸。

樣品

三個市售營養(yǎng)補充劑樣品置于超聲波浴中超過5分鐘，以確保顆粒被均勻地分布在溶液中并減少結(jié)塊。樣品依次用實驗室一級去離子水稀釋并定容到50mL聚乙烯樣品管中。

對樣品和參比溶液進行稀釋，使得所述顆粒的濃度為約20萬個粒子/mL。

實驗

使用Ted Pella公司檸檬酸鹽緩沖液中的20nm，50nm和80 nm的銀納米顆粒懸浮液來計算尺寸和傳輸效率。

通過建立0.5-5 μg/L的標(biāo)準曲線來進行測定溶解銀離子濃度。

所有SP-ICP-MS測定均是在NexION 350D ICP-MS (PerkinElmer, Shelton, CT )標(biāo)準模式（無氣體）和Syngistix納米應(yīng)用模式下操作的。所有儀器的工作條件見下表。

實驗結(jié)果

下面兩圖展示了1號樣品和2號樣品中銀納米顆粒的尺寸分布圖。兩者都使用了對數(shù)正態(tài)擬合方式進行計算，見圖中的實線部分。樣品1的數(shù)據(jù)顯示顆粒的一個明顯的分布約為15nm，而樣品2的數(shù)據(jù)顯示顆粒的分布為約33nm。

Syngistix納米應(yīng)用模塊給出了樣品的顆粒濃度和溶解濃度。Ted Pella? 50 nm AgNP標(biāo)準溶液用于樣品審核控制。48nm作為Z常見的尺寸與給定值50nm非常吻合，并且所測量的顆粒濃度與制造商給出的2.5 E+10顆粒/mL濃度值非常吻合。

結(jié)論

使用珀金埃爾默NexION 350 ICP-MS和Syngistix納米應(yīng)用模塊，對市售的3中營養(yǎng)補充劑中的納米銀顆粒進行了測定。單粒子的ICP-MS能實現(xiàn)分析物的溶解離子和顆粒形式之間的分離和定量。在一次分析中，顆粒成分，濃度，尺寸和尺寸分布，均可直接進行測定。

掃描下方二維碼，即可下載采用ICP-MS對營養(yǎng)補充劑中銀納米粒子單粒子的特性研究相關(guān)應(yīng)用報告。

微納米顆粒計數(shù)器檢測原理

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(1-100 nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。由于它的尺寸很小，會產(chǎn)生很多特殊的效應(yīng)，比如小尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)以及大的比表面積效應(yīng)等，因此使得納米材料表現(xiàn)出不同的物理化學(xué)特性，例如熔點、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，因而現(xiàn)在納米材料被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、冶金、電子、機械、輕工、建筑及環(huán)保等行業(yè)。但由于其顆粒非常小，因此顆粒大小的檢測也就成為了挑戰(zhàn)，國際上對于超細顆粒的粒度測試一般有三種方法，即電子顯微鏡、動態(tài)光散射以及激光衍射。

1. 電子顯微鏡

電子顯微鏡技術(shù)的應(yīng)用是建立在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)之上的，它是利用電子束照射在顆粒上，然后通過電子透鏡放大得到的圖片。電鏡的優(yōu)點是結(jié)果直觀，能夠直接“觀察”到所測顆粒，而且分辨率極高，但由于其放大倍數(shù)較高，因此采集的顆粒有限，取樣代表性風(fēng)險較高，同時高能的電子束可能破壞某些樣品比如蛋白、顏料的結(jié)構(gòu)。

2. 動態(tài)光散射技術(shù)

在溶液中懸浮的顆粒由于無規(guī)則運動會發(fā)生布朗運動。一般顆粒越小，運動速度越快，動態(tài)光散射技術(shù)利用懸浮顆粒在溶劑體系中做布朗運動的原理，通過檢測顆粒的擴散速度，從而利用斯托克斯-愛因斯坦方程計算出顆粒的大小和粒度分布。

該技術(shù)優(yōu)點是測試下限較低，對于極小的窄分布顆粒測試效果較好，同時所需樣品較少，可以在懸液狀態(tài)下直接測試樣品并給出分布，測試速度較快。但由于該技術(shù)基于顆粒的布朗運動，一旦有大的顆粒在體系中，這些大的顆?？赡芫蜁l(fā)生沉降從而導(dǎo)致測試結(jié)果錯誤，同時該技術(shù)是基于統(tǒng)計的光強變化來做數(shù)據(jù)處理，對于寬分布的樣品測試結(jié)果有風(fēng)險。

動態(tài)光散射技術(shù)

3．激光衍射技術(shù)

激光衍射技術(shù)主要利用的是光照射到顆粒后產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，不同大小的顆粒將會在空間形成不同的衍射條紋，一般來說，顆粒越小散射角越大，因此通過放置一系列檢測器，檢測不同角度的光散射強度，從而通過米氏理論反演計算出顆粒的粒度分布，如下圖：

該技術(shù)的優(yōu)點是測試范圍寬，速度較快，取樣代表性好，尤其是對于寬分布樣品有比較好的測試效果。而恰恰很多納米顆粒由于粒徑很小，很容易產(chǎn)生二次團聚結(jié)構(gòu)，這樣就會形成小顆粒和團聚體大顆粒共存的情況，這恰恰是激光衍射技術(shù)擅長的地方。但其缺點是小顆粒散射光強非常弱，信噪比較低，同時顆粒越小，對其折射率等光學(xué)參數(shù)準確性要求越高，這就會給小顆粒測試帶來風(fēng)險。

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(1-100 nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。由于它的尺寸很小，會產(chǎn)生很多特殊的效應(yīng)，比如小尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)以及大的比表面積效應(yīng)等，因此使得納米材料表現(xiàn)出不同的物理化學(xué)特性，例如熔點、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，因而現(xiàn)在納米材料被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、冶金、電子、機械、輕工、建筑及環(huán)保等行業(yè)。但由于其顆粒非常小，因此顆粒大小的檢測也就成為了挑戰(zhàn)，國際上對于超細顆粒的粒度測試一般有三種方法，即電子顯微鏡、動態(tài)光散射以及激光衍射。

1. 電子顯微鏡

電子顯微鏡技術(shù)的應(yīng)用是建立在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)之上的，它是利用電子束照射在顆粒上，然后通過電子透鏡放大得到的圖片。電鏡的優(yōu)點是結(jié)果直觀，能夠直接“觀察”到所測顆粒，而且分辨率極高，但由于其放大倍數(shù)較高，因此采集的顆粒有限，取樣代表性風(fēng)險較高，同時高能的電子束可能破壞某些樣品比如蛋白、顏料的結(jié)構(gòu)。

2. 動態(tài)光散射技術(shù)

在溶液中懸浮的顆粒由于無規(guī)則運動會發(fā)生布朗運動。一般顆粒越小，運動速度越快，動態(tài)光散射技術(shù)利用懸浮顆粒在溶劑體系中做布朗運動的原理，通過檢測顆粒的擴散速度，從而利用斯托克斯-愛因斯坦方程計算出顆粒的大小和粒度分布。

該技術(shù)優(yōu)點是測試下限較低，對于極小的窄分布顆粒測試效果較好，同時所需樣品較少，可以在懸液狀態(tài)下直接測試樣品并給出分布，測試速度較快。但由于該技術(shù)基于顆粒的布朗運動，一旦有大的顆粒在體系中，這些大的顆?？赡芫蜁l(fā)生沉降從而導(dǎo)致測試結(jié)果錯誤，同時該技術(shù)是基于統(tǒng)計的光強變化來做數(shù)據(jù)處理，對于寬分布的樣品測試結(jié)果有風(fēng)險。

動態(tài)光散射技術(shù)

3．激光衍射技術(shù)

激光衍射技術(shù)主要利用的是光照射到顆粒后產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，不同大小的顆粒將會在空間形成不同的衍射條紋，一般來說，顆粒越小散射角越大，因此通過放置一系列檢測器，檢測不同角度的光散射強度，從而通過米氏理論反演計算出顆粒的粒度分布，如下圖：

該技術(shù)的優(yōu)點是測試范圍寬，速度較快，取樣代表性好，尤其是對于寬分布樣品有比較好的測試效果。而恰恰很多納米顆粒由于粒徑很小，很容易產(chǎn)生二次團聚結(jié)構(gòu)，這樣就會形成小顆粒和團聚體大顆粒共存的情況，這恰恰是激光衍射技術(shù)擅長的地方。但其缺點是小顆粒散射光強非常弱，信噪比較低，同時顆粒越小，對其折射率等光學(xué)參數(shù)準確性要求越高，這就會給小顆粒測試帶來風(fēng)險。