[發(fā)明專利]一種具有超疏水性質(zhì)的表面增強拉曼基底及在多環(huán)芳烴檢測方面的應用

無效

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• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104089942A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 宋薇;趙宏月;田為軍;趙冰;叢茜;徐蔚青;王旭;阮偉東;韓曉霞
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠

技術領域

本發(fā)明屬于表面增強拉曼光譜(SERS)基底的制備與應用技術領域，特別涉及一種將拉曼增強效應與超疏水性質(zhì)相結(jié)合的微納米結(jié)構(gòu)SERS基底及其在多環(huán)芳烴檢測方面的應用。

背景技術

表面增強拉曼光譜(SERS)效應在近幾年的應用非常廣泛，其表面為微納米結(jié)構(gòu)，且具有選擇性好、靈敏度高等特點。對于某些分子的檢測，SERS檢測的靈敏度可以比常規(guī)拉曼光譜的檢測高出數(shù)百萬倍。在SERS的應用過程中，快速制備出穩(wěn)定的SERS基底，為SERS手段的快速檢測奠定了基礎。傳統(tǒng)的SERS基底主要是由金、銀、銅等一些貴重金屬材料制備的，即通過檸檬酸鈉的還原作用，使貴金屬分散成均勻的納米粒子，形成溶膠。在制備過程中，需要控制溫度和反應物的加入量，過程費時且復雜。而制備完的貴金屬溶膠粒子也容易聚集和沉淀，不穩(wěn)定性也成為貴金屬溶膠的一個缺點。

多環(huán)芳烴是指含有兩個以上苯環(huán)的碳氫化合物，是一種持久性的有機污染物，具有高致癌性。多環(huán)芳烴主要來源于垃圾焚燒和填埋、汽車尾氣的排放及地溝油等。由于多環(huán)芳烴難溶于水，易溶于有機溶劑，所以常在土壤和沉淀物中發(fā)現(xiàn)，也包括空氣中漂浮的顆粒物上。這使得在霧霾天氣條件下，隨著空氣中顆粒物的增加，人們接觸到的空氣中的多環(huán)芳烴也明顯增加，直接影響了人們的身體健康。因此，多環(huán)芳烴的檢測對人們至關重要。但多環(huán)芳烴難與傳統(tǒng)的貴金屬溶膠相結(jié)合，不能運用傳統(tǒng)的SERS基底進行檢測，所以必須制備一種合適的基底，對多環(huán)芳烴分子進行檢測。有文獻報道(J.Raman?Spectrosc.2011,42,945)運用巰基取代環(huán)糊精修飾SERS基底，達到了很好的檢測效果。

潤濕性是固體表面的一個重要性質(zhì)。通常來說，與水滴的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面，屬于具有較好的超疏水性質(zhì)的表面。超疏水表面的形成主要取決于固體表面的表面能和表面的微納米結(jié)構(gòu)，通常采用兩種方法制備具有超疏水性質(zhì)的表面：一種是在疏水材料的表面構(gòu)建微納米結(jié)構(gòu)；另一種是在微納米結(jié)構(gòu)的表面修飾低表面能的分子。而長烷基鏈硫醇就是一種很好的低表面能分子，將其修飾在微納米結(jié)構(gòu)的表面，就可以得到具有超疏水性質(zhì)的表面。由于長烷基鏈硫醇分子的一端含巰基，所以可以很好的與貴金屬納米粒子相互作用，使分子的另一端排列成超疏水的結(jié)構(gòu)，即形成具有超疏水性質(zhì)的SERS基底。疏水分子間是可以相互作用的，則多環(huán)芳烴分子就可以與SERS基底表面的長烷基鏈硫醇分子相互作用，增強了多環(huán)芳烴分子的檢測信號，達到了對多環(huán)芳烴的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備簡便的微納米結(jié)構(gòu)的超疏水基底，這種基底既保持了貴金屬所具有的增強作用，又簡化了基底的制備過程，還將固體表面的另一重要性質(zhì)——超疏水性結(jié)合到此基底上，這為SERS檢測疏水性分子提供了必要條件。

本發(fā)明利用了泡沫鎳的微米結(jié)構(gòu)及支撐作用(Mater.Res.Bull.2013,48,3189)，在其表面沉積貴金屬納米粒子，形成了一種制備簡便的SERS基底。繼續(xù)用帶有長烷基鏈的硫醇分子修飾此種基底，最終得到了具有超疏水性質(zhì)的SERS基底，可以對致癌幾率高的多環(huán)芳烴進行檢測。

此種制備技術的優(yōu)點：一是此種基底制備更加便捷，制備過程中無需加熱或其他條件限制，制備時間短，對制備人員無技術要求；二是此種基底檢測更加容易，此種SERS基底為固體基底，對比液體基底，其更容易檢測，且十分穩(wěn)定；三是修飾后的基底具有超疏水的性質(zhì)，接觸角可以達到150°以上，而滾動角僅為10°，對于一些疏水性分子(如芘等)可以根據(jù)其特點進行檢測。

本發(fā)明所述的一種具有超疏水性質(zhì)的表面增強拉曼基底，其是由如下步驟制備得到：(a)對泡沫鎳進行清潔處理；(b)將泡沫鎳浸泡在貴金屬鹽的水溶液(氯金酸水溶液或硝酸銀水溶液)中制備SERS基底；(c)將制備好的SERS基底用長烷基鏈硫醇分子進行修飾；(d)將該基底用于檢測多環(huán)芳烴，得到SERS譜圖。

上述步驟(a)所述的對泡沫鎳的處理：是將泡沫鎳浸泡在質(zhì)量濃度為20％～25％的氨水中0.5～1h，取出后用大量的去離子水反復沖洗，去除殘留的氨水，并用氮氣吹干；

上述步驟(b)所述的SERS基底的制備過程：配制濃度為0.001～0.01mol/L貴金屬鹽的水溶液，將處理過的泡沫鎳浸入到貴金屬鹽的水溶液中，控制時間10～60min，由于金屬間發(fā)生了置換反應，貴金屬的納米粒子沉積在泡沫鎳的表面；將得到的SERS基底取出后用大量去離子水沖洗，氮氣吹干，得到附著貴金屬的SERS基底。