[發(fā)明專利]帶有羧酸基的化合物在表面等離激元催化下的高效電離反應(yīng)

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• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112881361A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋朋;楊艷秋;丁勇
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發(fā)明公開了帶有羧酸基的化合物在表面等離激元催化下的高效電離反應(yīng)。將帶有羧酸基的化合物溶于乙醇中，將所得帶有羧酸基的化合物的乙醇溶液與SERS基底混合，激光照射。在激光照射下，DTBA分子的二硫鍵被破壞形成類似于4?MBA的雙分子，被吸附在AgNPs的表面上，這種雙分子偶聯(lián)極大地增加了分子與Ag NPs結(jié)合的可能性，使電離反應(yīng)穩(wěn)定有效地進(jìn)行。在表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)的監(jiān)測下，這種高效電離反應(yīng)的發(fā)生為進(jìn)一步相關(guān)反應(yīng)的發(fā)展提供了一定的價值，并且在pH傳感器和細(xì)胞內(nèi)pH監(jiān)測中也具有廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電離反應(yīng)領(lǐng)域，具體的涉及一種在表面等離激元催化下的，帶有羧酸基團(tuán)的化合物的高效電離反應(yīng)。

背景技術(shù)

近年來，表面等離子體激元驅(qū)動的表面催化化學(xué)反應(yīng)引起了廣泛的關(guān)注。其中，表面等離子體激元可以通過局部表面等離子體激元共振(LSPR)收集大量電磁能量，并將其轉(zhuǎn)化到反應(yīng)分子中克服反應(yīng)中的能壘，使催化反應(yīng)順利進(jìn)行。當(dāng)光入射到由貴金屬制成的納米粒子上時，如果入射光子的頻率與其振動頻率匹配，則納米粒子將強(qiáng)烈吸收光子能量，并且會發(fā)生LSPR現(xiàn)象。在此過程中，由于等離子體激元的衰減而產(chǎn)生大量的熱電子，并且提供了大量的動能以使一些化學(xué)反應(yīng)成為可能，與電子成對出現(xiàn)的空穴用于完成大量的氧化反應(yīng)。自1974年以來，F(xiàn)leischmann等人將吡啶分子吸附在粗糙的銀電極表面上，然后進(jìn)行了拉曼光譜分析，首次獲得吡啶分子單分子層的拉曼光譜。Van Duyneet等人通過大量的實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)的理論計算，他們認(rèn)為這是由粗糙表面引起的表面增強(qiáng)效應(yīng)，被稱為表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)。此后，由于其快速，簡單的樣品要求，SERS在檢測和分析中變得非常受歡迎。其中最具代表性的是4-氨基苯硫酚(PATP)的氧化反應(yīng)和對硝基苯硫酚(PNTP)的還原反應(yīng)，它們可以經(jīng)由表面等離子體激元被催化成另一個對巰基偶氮苯(DMAB)分子。這種分子在拉曼光譜中具有明顯的1142cm^-1，1390cm^-1，1432cm^-1特征峰，具有很高的識別度。在2011年，Sun等人在SERS條件下通過理論和實(shí)驗(yàn)證明兩個PATP分子通過表面等離子體激元耦合而形成DMAB分子。這種反應(yīng)的重要研究成果對拉曼的后續(xù)理解和發(fā)展具有重要的參考意義。

近年來，SERS技術(shù)多用于監(jiān)測大量有機(jī)硫醇化合物，而對帶有羧酸基化合物的研究甚少。其中，羧酸分子中的對巰基苯甲酸(4-MBA)引起了許多研究者的關(guān)注，尤其在SERS領(lǐng)域備受關(guān)注，這使得這類分子具有不同的應(yīng)用。眾所周知，4-MBA具有簡單的結(jié)構(gòu)，只有硫醇和羧基與苯環(huán)相連，但是這兩個基團(tuán)的存在使其不可替代。此外，在非酸性溶液環(huán)境中，可以通過巰基和羧基的兩個基團(tuán)實(shí)現(xiàn)雙鍵結(jié)合位點(diǎn)，從而使反應(yīng)有效地進(jìn)行。4-MBA通常被用作探針分子，以檢測SERS中底物的增強(qiáng)性能。此外，作為一種帶有羧基的化合物，它對周圍的pH環(huán)境非常敏感，因此與拉曼常用的分子(PATP和PNTP)相比，它還可用于pH傳感器和離子檢測中。4-MBA作為一種廣泛使用的探針分子，在SERS中發(fā)生電離反應(yīng)，在此過程中，會有質(zhì)子氫的失去和電離平衡被打破將生成新的COO-基團(tuán)。有機(jī)化學(xué)中的一些反應(yīng)進(jìn)行的主要步驟是H⁺的失去。因此，羧酸分子的高效電離反應(yīng)是有益的。根據(jù)大量先前的研究，已知4-MBA具有一定的電離作用，但是該反應(yīng)的作用不是很樂觀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在表面等離激元輔助下，探索帶有羧酸基的化合物的電離反應(yīng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：帶有羧酸基的化合物在表面等離激元催化下的高效電離反應(yīng)，方法如下：將帶有羧酸基的化合物溶于乙醇中，將所得帶有羧酸基的化合物的乙醇溶液與SERS基底混合，激光照射。

優(yōu)選的，上述的高效電離反應(yīng)，所述SERS基底是Ag NPs。

優(yōu)選的，上述的高效電離反應(yīng)，所述Ag NPs的制備方法是：將硝酸銀溶解于去離子水中，加熱，待溶液沸騰后迅速加入檸檬酸鈉溶液，于100～130℃下繼續(xù)反應(yīng)15～18min，得Ag NPs。

優(yōu)選的，上述的高效電離反應(yīng)，所述帶有羧酸基的化合物是DTBA。