[發明專利]一種用于霧霾顆粒物中芴的快速檢測的表面增強拉曼基底的制備方法

在審

• 申請號: 202110509319.7
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113203726A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張宗綿;劉朝瑩
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00
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本發明屬于納米材料領域，公開了一種用于霧霾顆粒物中芴的快速檢測的表面增強拉曼基底的制備方法。本發明中利用食人魚溶液對硅片進行羥基化處理；然后使用硅烷偶聯劑對硅片進行修飾；將硅片在強吸附質溶液和納米金膠體中交替浸泡，最終在硅片表面得到納米顆粒均勻密集分布的表面增強拉曼(SERS)基底；選擇合適的修飾劑對基底進行修飾后，用于霧霾顆粒物中芴的快速檢測。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，涉及一種基于金納米顆粒的硅片表面SERS基底構建及修飾方法。

背景技術

近年來，大范圍霧霾天氣的時有發生給人們出行帶來了極大不便，也對人們的身體健康產生了明顯的影響。據報道，霧霾顆粒物中可能含有多環芳烴(PAHs)類物質，其具有最強的致癌、致突變作用。因此，發展霧霾顆粒物中多環芳烴類物質的現場快速檢測方法，對于提高霧霾天氣的危險預警能力，降低人體暴露和環境風險具有重要意義。目前對多環芳烴的檢測大多采用氣相色譜、液相色譜、毛細管電泳等方法，盡管可以實現高靈敏度檢測，但是這些方法都離不開昂貴的儀器和復雜的前處理步驟，因而在該類物質的現場快速檢測方面存在一定困難。

作為近年來最具有吸引力的光譜技術之一，表面增強拉曼散射(SERS)技術通過引入金屬基底，解決了傳統拉曼檢測信號微弱的問題，將拉曼檢測靈敏度提升了數百萬倍，并且還具有操作簡便、樣品準備時間短和無損檢測的特點，已經在分析化學、環境監測、食品安全和生命科學等領域成為最靈敏的現場檢測技術之一。鑒于表面增強拉曼技術在原位、快速的高靈敏度檢測方面的應用，利用表面增強拉曼技術對霧霾顆粒物中的多環芳烴進行現場檢測就變得觸手可及。由于SERS技術僅在粗糙的金屬表面才可以實現，也就是需要依賴于貴金屬產生的電磁場增強的“熱點”效應，而這種“熱點”區域大多存在于單個納米結構的尖銳邊緣或者納米顆粒的縫隙或裂縫處，正常情況下，這種能夠產生“熱點”的區域往往是有限的，也是不均勻的。因此，制備出表面平整并且納米顆粒密集分布的SERS基底，是實現多環芳烴類物質現場檢測的一個重要前提。

發明內容

對于現場檢測霧霾顆粒物中的多環芳烴類物質的報道較少。在相關的報道中大多需要采用較大型的實驗儀器，前處理步驟較為繁瑣并且難以進行現場檢測。本發明中利用食人魚溶液對硅片進行羥基化處理；然后使用硅烷偶聯劑對硅片進行修飾；將硅片在強吸附質溶液和納米金膠體中交替浸泡，最終在硅片表面得到納米顆粒均勻密集分布的表面增強拉曼(SERS)基底；選擇合適的修飾劑對基底進行修飾后，用于霧霾顆粒物中芴的快速檢測。

在本發明中提出了在硅片表面構建均勻的納米金單層SERS基底的方法，包括硅烷偶聯劑，吸附質和修飾劑的選擇，還有霧霾顆粒物中芴的拉曼檢測方法，所述方法包括以下步驟：

(1)采用檸檬酸三鈉還原氯金酸制備納米金膠體；

(2)將硅片在食人魚溶液中浸泡，硅片表面經羥基化處理后，再使用硅烷偶聯劑進行修飾；

(3)將步驟(2)修飾過的硅片在步驟(1)所得的納米金膠體和強吸附質溶液中交替浸泡，得到納米顆粒均勻密集分布的表面增強拉曼SERS基底；

(4)利用修飾劑對步驟(3)所得的SERS基底進行修飾，以提高其對芴的檢測效果；

(5)利用正己烷與乙腈的混合液對霧霾顆粒物中的芴進行超聲提取，然后將提取液滴加到步驟(4)所得的基底表面，晾干后直接進行SERS測定。

步驟(1)中，利用不同濃度的檸檬酸三鈉還原氯金酸制備不同粒徑的納米金膠體。其中，所使用的檸檬酸三鈉的濃度分別為1.36～2.72mmol/L，氯金酸的濃度為1mM，納米金膠體的粒徑13～80nm。

步驟(2)中，硅片在食人魚溶液中的浸泡時間為120min，食人魚溶液中H₂SO₄和H₂O₂的體積比為7:3。