[發明專利]基于表面增強拉曼光譜的單顆粒表面污染物現場定量檢測方法

在審

• 申請號: 201510014349.5
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104502327A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 王飛;龍億濤;邱陽;付鵬波;汪華林
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 項丹

技術領域

本發明屬于環境工程技術領域，涉及一種單顆粒表面吸附的污染物SERS(表面增強拉曼光譜)現場定量檢測方法。

背景技術

近年來，隨著我國工業化的快速發展，為提高生產效率或滿足工藝要求的目的，越來越多的多孔顆粒作為催化劑載體、助濾劑、吸附劑等被應用于工業生產中。由于我國處理技術不夠完善，這些多孔顆粒在使用失效后會攜帶或吸附大量的有毒有害污染物，如果直接被排放到環境中，會造成嚴重的環境污染。如何定量檢測這些固體顆粒表面吸附或攜帶的污染物成為了當務之急。現階段用來檢測多孔顆粒表面污染物的主要方法有：氣相色譜法、氣相色譜質譜聯用、原子吸收光譜、紅外光譜等方法。但這些方法對顆粒表面污染物檢測只能在實驗室中經過分離、濃縮等一系列繁瑣的預處理后實現，難以滿足現場的快速、靈敏定量檢測要求。

例如，中國專利申請CN?102279231A公開了一種定性檢測土壤或沉積物中對氯聯苯的方法，該方法經過萃取、凈化、洗脫等步驟將土壤或沉積物中的對氯苯胺分離出來，再利用氣相色譜質譜分析儀對多氯苯胺進行分析檢測。上述方法在對被測物檢測前需要對樣品進行預處理分離操作，才能利用氣相色譜質譜聯用儀來定性檢測，需要大量分析樣品且前處理復雜，檢測時間長，不能滿足現場快速定量檢測的要求。

例如，中國專利CN?101251479B公開了一種鋁箔表面含油量的檢測方法，該方法利用鹽酸將鋁箔表面的油洗脫下來，再用四氯化碳萃取，最后采用紅外光譜儀測油軟件通過油類物質的伸縮振動譜帶處的吸光度來計算油含量。上述方法需對固體表面吸附的油類物質進行洗脫、萃取等復雜的工序，再在實驗室環境下結合紅外光譜儀測得其油類物質含量，需要大量的樣品前處理工作，且對檢測結果有較大的操作誤差。難以滿足現場顆粒表面污染物精確定量檢測的要求。

SERS技術由于具有檢測靈敏度高、分析速度快、操作簡便，水干擾小以及檢測下限低等優勢，使其廣泛應用于材料檢測、環境檢測、化學分析及生物試樣等方面的定性檢測，但利用SERS技術對被測物的定量檢測方法的研究卻鮮有報道。

例如，中國專利申請CN?102109467A公開了一種利用拉曼光譜定量檢測羅丹明6G的方法，該方法利用制備的“三明治”體系的SERS基底，結合前期繪制的SERS強度與羅丹明6G濃度的關系曲線來檢測羅丹明6G的濃度。但上述方法難以滿足在生產現場對固體顆粒表面的物質進行定量檢測的要求。

因此，針對難以實現固體顆粒表面污染物現場定量檢測的現狀，本領域迫切需要開發出一種快速、準確的，適用于生產現場的單顆粒表面污染物定量檢測方法。

發明內容

本發明提供了一種新穎的基于表面增強拉曼光譜的單顆粒表面污染物現場定量檢測方法，從而解決了現有技術中存在的問題。

本發明提供了一種基于表面增強拉曼光譜的單顆粒表面污染物現場定量檢測方法，該方法包括：

(a)建立一條顆粒表面吸附污染物的質量與污染物特征峰處表面增強拉曼光譜強度的標定曲線，包括以下步驟：(1)用制備好的具有表面增強拉曼光譜活性的多孔顆粒吸附廢水中不同濃度的污染物；(2)采用氣相色譜質譜聯用技術分析吸附前后廢水中污染物濃度變化，以準確測得具有表面增強拉曼光譜活性的多孔顆粒表面吸附的污染物質量；(3)用表面增強拉曼光譜直接檢測顆粒表面污染物以獲得對應的表面增強拉曼光譜譜圖，從而得到特征峰處表面增強拉曼光譜強度；(4)結合上述兩種檢測結果建立一條標定曲線，為后續現場定量檢測顆粒表面污染物做準備；

(b)現場采用便攜式拉曼光譜儀對具有表面增強拉曼光譜活性的吸附污染物的單顆粒表面進行表面增強拉曼光譜檢測，從而得到污染物特征峰處表面增強拉曼光譜強度；以及

(c)將檢測的污染物表面增強拉曼光譜特征峰強度與上述步驟(a)中得到的標定曲線對照，即可得到顆粒表面吸附的污染物質量。

在一個優選的實施方式中，所述具有表面增強拉曼光譜活性的多孔顆粒表面修飾了貴金屬納米顆粒，所述貴金屬納米顆粒的粒徑為70-100nm。

在另一個優選的實施方式中，所述貴金屬納米顆粒為銀納米顆粒，粒徑為70nm。

在另一個優選的實施方式中，所述多孔顆粒選自活性炭多孔顆粒、聚合樹脂多孔顆粒、活性氧化鋁多孔顆粒、沸石和分子篩。

在另一個優選的實施方式中，所述多孔顆粒為活性氧化鋁多孔顆粒，其顆粒比表面積為371.14m²/g。

在另一個優選的實施方式中，所述污染物是具有表面增強拉曼光譜響應的水溶性物質。