[發明專利]一種表面增強拉曼散射活性納米光纖及其檢測水中亞硝酸鹽含量的方法

有效

• 申請號: 201910085026.3
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109781703B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 李道亮;李震;王聰;周新輝
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G02B6/02;B82Y15/00;C03C25/46;C03C25/66
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發明屬于分析化學領域，具體涉及一種表面增強拉曼散射活性納米光纖(SERS)及其檢測水中亞硝酸鹽含量的方法，所述方法包括以下步驟：(1)空心光纖的SERS活性修飾；(2)基于分子內共價組裝的拉曼探針分子設計(3)空心光纖分別注入不同濃度NO₂^?的衍生物中；(4)采用背向接受的方式接受拉曼信號，并對所得拉曼光譜進行圖譜解析，以獲得偶氮染料的拉曼光譜特征峰位置和拉曼峰的強度；(5)利用偏最小二乘回歸法對獲得的偶氮染料的拉曼光譜信息進行定量分析，間接檢測NO₂^?的濃度。本發明提供的水產養殖水體亞硝酸鹽的檢測方法的樣品制備簡單，檢測速度快，實現了水產養殖水體亞硝酸鹽的定量檢測。

技術領域

本發明涉及分析化學領域，具體地說，涉及一種基于表面增強拉曼散射活性納米光纖及其檢測水中亞硝酸鹽含量的方法。

背景技術

亞硝酸鹽的含量是判斷水體污染程度的重要標志。亞硝酸鹽是水體中氮的一種存在形態，是蛋白質合成必不可少的來源。由于水產養殖水體中魚餌和排泄物的存在，亞硝酸鹽的含量會變化特別大，過量的亞硝酸鹽也會引起水體的營養化，破壞水體生態平衡，還會對養殖水體對象直接產生毒性，影響其生長、發育，甚至造成大批死亡，嚴重影響水產養殖業產量，對人體也有不同程度的危害，并造成嚴重的經濟損失。因此亞硝酸鹽指標是水產養殖水體環境監測中必要的檢測項目。我國人口眾多，并且是世界上水產養殖大國，隨著我國水產養殖集約化、自動化、標準化的快速發展，對水產養殖水體亞硝酸鹽濃度進行在線檢測，進而防范水體惡化、病害風險，確保水產品安全迫在眉睫。

傳統的水產養殖水體亞硝酸鹽的檢測方法主要有滴定法、分光光度法、離子選擇電極法等。在實際工作中，滴定法與分光光度法等多數方法易受水產養殖水體其他離子和懸浮物的的干擾，不適合用于連續監測水樣，需要進行預處理，還需要用到有毒的化學藥劑等；離子選擇電極法，其電極易受污染，需頻繁更換，并且抗干擾性差。綜上所述，這些方法存在樣品預處理困難、過程繁瑣、檢測時間長、不便于現場檢測等不足，因此尋找一種快速、有效的水產養殖水體亞硝酸鹽在線檢測方法一直是一個世界難題，研究一種新型的水產養殖水體亞硝酸鹽的檢測方法具有重要的現實意義。

液芯光纖作為一種新型的光傳輸元件，沒有固定的纖芯結構，用于拉曼檢測時，只需要待測溶液，即為液芯光纖。原理是當液體折射率大于光纖折射率時，激發光射入液芯光纖后能在光纖內夠形成全反射，使得激發光通過液體的有效光程遠大于光纖的幾何長度，所以與普通光纖相比，對拉曼光譜有增強作用。表面增強拉曼光譜已經被證明是一種非常強有力的痕量檢測物質工具，其拉曼光譜強度可提高10³～10⁶倍。分子探針是指一類可以對某個化學信息給出特異性響應信號的功能分子，傳感思路是其核心設計思想。共價組裝類反應型分子探針的核心特點是待測底物能引發兩個分子片段之間的反應,進而在檢測體系原位組裝出染料的推拉電子共軛鏈,并產生一個高靈敏的信號，從而可以間接的檢測NO₂^-。將液芯光纖技術和表面增強拉曼光譜聯合，可大幅提高拉曼光譜強度，因此可以作為檢測水產養殖水體低濃度亞硝酸鹽一種快速、有效的工具。

發明內容

為了實現本發明目的，本發明首先提供一種表面增強拉曼散射活性納米光纖(SERS)，由包括如下步驟的方法制備得到：將空心光纖的表面進行羥基化處理，然后置于鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液中，使其表面修飾有正電荷；再置于膠體金溶液中，形成表面增強拉曼散射活性修飾層。

其中，所選空心光纖的材料為無定型含氟樹脂(Teflon-AF)、石英或玻璃光纖；

優選的，選擇折射率低、透氣性強、導熱性弱的Teflon-AF材料，更優選Teflon-AF2400型號，其折射率為1.29。