一種基于拉曼特征峰峰位變化對(duì)汞離子進(jìn)行定量檢測(cè)的方法
【專利說(shuō)明】一種基于拉曼特征峰峰位變化對(duì)未離子進(jìn)行定量檢測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于汞離子定量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于拉曼特征峰峰位變化對(duì)汞離子進(jìn)行定量檢測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前大氣、土壤、水和食品中汞的含量逐年增多。作為全球性環(huán)境和食品污染物，汞對(duì)人類具有極大的危害，它具有致畸、致癌作用，是蓄積性毒物，人體無(wú)法通過(guò)自身的代謝排泄食物鏈中的汞。汞金屬離子屬于永久型污染物，不能通過(guò)物理、化學(xué)以及生物等手段降解，其人為釋放及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能和人類健康的影響受到國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。因此對(duì)汞等一系列重金屬的迀移和轉(zhuǎn)化等監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的汞金屬離子的檢測(cè)方法包括分光光度法、原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、冷原子熒光光譜法、氣相色譜法和電化學(xué)方法等，他們具有測(cè)定準(zhǔn)確、干擾少、測(cè)定范圍廣，并且適用于環(huán)境中的定量分析等優(yōu)勢(shì)，然而這些方法在檢測(cè)樣品之前都需要復(fù)雜多步的樣品處理，常常會(huì)造成對(duì)樣品的破壞，同時(shí)造成分析成本造價(jià)高。因此，發(fā)展簡(jiǎn)便快捷、穩(wěn)定性好、靈敏度高的檢測(cè)方法迫在眉睫。
[0003]表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù)可以在分子水平上給出有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，由于振動(dòng)光譜得到的是力常數(shù)的信息，因而可以直接獲得分子內(nèi)、分子間鍵的信息，而且得到的信息量豐富的指紋圖譜。特別適用于金屬汞離子的有機(jī)和無(wú)機(jī)等不同存在形式的檢測(cè)。SERS技術(shù)具有高的檢測(cè)靈敏度，有利于達(dá)到超靈敏的檢測(cè)水平；選擇性好，表面選擇定則和共振增強(qiáng)的選擇性使得SERS可以在及其復(fù)雜的體系中只增強(qiáng)目標(biāo)分子或基團(tuán)；微區(qū)與原位檢測(cè)，使用的光源可以從紅外到紫外區(qū)，說(shuō)明待檢測(cè)樣品的大小也可以小到微米至納米級(jí)。這些特點(diǎn)有利于對(duì)金屬離子的快速分析與檢測(cè)；無(wú)損檢測(cè)，非常弱的入射光就可以得到滿意的光譜信息，入射光又可處于可見(jiàn)區(qū)，無(wú)論對(duì)各種材料還是對(duì)活體都是非破壞性的，也可以減少對(duì)樣品的前處理造成對(duì)樣品的損傷。不需要超高真空條件，以非破壞性的光子為探針，即使和另外一種分子光譜紅外技術(shù)相比，拉曼光譜也有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于水溶液體系的研宄。基于SERS技術(shù)的金屬汞離子芯片的開(kāi)發(fā)將利用SERS技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，得到分子的指紋信息，指紋信息的變化直接證明的金屬汞離子的含量，這些指紋信息對(duì)于間接定量體系中汞離子含量發(fā)揮著重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種能和汞離子特異性結(jié)合的二甲基二硫代氨基甲酸鈉修飾的SERS活性芯片用于汞離子定量檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子專一性的快速吸附分離。根據(jù)二甲基二硫代氨基甲酸鈉與汞離子結(jié)合后SERS的指紋信息變化的特點(diǎn)，對(duì)汞離子進(jìn)行定量分析。該發(fā)明利用了 SERS技術(shù)自身的優(yōu)勢(shì)(快速、靈敏、不受體系中水的影響)，在保持汞離子檢測(cè)的高靈敏度的同時(shí)，也可以克服傳統(tǒng)汞離子檢測(cè)方法上存在的操作步驟復(fù)雜、樣品前處理復(fù)雜以及對(duì)樣品破壞而造成檢測(cè)效率低等局限性問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種基于拉曼特征峰峰位變化對(duì)汞離子進(jìn)行定量檢測(cè)的方法，包括以下步驟:
[0006](a)制備銀納米膠體粒子
[0007]按照Lee和Meisel的方法，在85?95°C條件下，向200mL、l(T3M的硝酸銀的水溶液中加入4mL、l% (w/v)的梓檬酸鈉水溶液，反應(yīng)30?40min，得到銀納米膠體粒子溶液，其中銀納米膠體粒子的尺寸在50?100納米左右(P.C.Lee and D.Meisel, J.Phys.Chem.1982，86，3391 - 3395)；
[0008](b)制備SERS活性基底
[0009]將玻璃片經(jīng)水、乙醇、氯仿、丙酮、氯仿、乙醇和水分別超聲清洗5?10分鐘后浸在30% (w/v)H20#P98% (w/v)H2S04#積比為3:7的混合溶液中煮沸，直到氣泡消失為止，玻璃片經(jīng)冷卻后多次用去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?，得到羥基化的玻璃片；然后將羥基化的玻璃片浸在0.5?1% (w/v)聚二烯基丙二甲基氯化銨的水溶液中30?60分鐘，取出用去離子水沖洗干凈，氮?dú)獯蹈桑賹⑵浣氲姐y納米膠體粒子溶液中4?8個(gè)小時(shí)，取出用去離子水沖洗干凈，氮?dú)獯蹈?，得到SERS活性基底；
[0010](C)汞離子SERS檢測(cè)芯片的制備
[0011]將經(jīng)過(guò)步驟(b)處理的SERS活性基底浸泡在10_2M的二甲基二硫代氨基甲酸鈉水溶液中I?2小時(shí)，取出用去離子水沖洗干凈，氮?dú)獯蹈桑玫焦x子SERS檢測(cè)芯片。
[0012](d)金屬汞離子吸附
[0013]配置不同濃度的汞離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度范圍為10_3?10 -10M ;將經(jīng)過(guò)步驟(C)處理的汞離子SERS檢測(cè)芯片分別浸泡在上述標(biāo)準(zhǔn)溶液中30?60分鐘，取出用去離子水沖洗干凈，氮?dú)獯蹈桑?br>[0014](e) SERS 檢測(cè)
[0015]將吸附有不同濃度的汞金屬離子的汞離子SERS檢測(cè)芯片進(jìn)行SERS測(cè)試，得到SERS指紋圖譜；SERS光譜測(cè)試儀器為法國(guó)JobinYvon公司生產(chǎn)的LabRam Aramis型拉曼光譜儀，配備633納米激發(fā)波長(zhǎng)；
[0016](f)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線
[0017]繪制SERS指紋圖譜中特征峰(1390.27?1374.95cm_1)的峰位與汞離子濃度(1(Γ3?I(T10M)的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0018](g)樣品測(cè)試
[0019]將經(jīng)過(guò)步驟(c)處理的汞離子SERS檢測(cè)芯片浸在待測(cè)樣品(采自于江河湖海)中30?60分鐘，取出用去離子水沖洗干凈，氮?dú)獯蹈?；然后進(jìn)行SERS測(cè)試，將得到的SERS指紋圖譜中特征峰的峰位數(shù)據(jù)代入步驟(f)得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而得到待測(cè)樣品的汞離子濃度，進(jìn)而完成對(duì)汞離子濃度的定量檢測(cè)。
[0020]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于:靈敏度高，不需要樣品前處理，其SERS指紋信息可以幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的選擇性檢測(cè)，該發(fā)明在汞離子的檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 圖1:實(shí)施例1和2中所述的SERS活性基底表面銀納米粒子自組裝膜的掃描電鏡照片；
[0022]圖2:實(shí)施例1中所述的汞離子檢測(cè)專一性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)曲線。對(duì)10_6M汞離子和鉛離子(Pb2+) 10_4M、10_6M汞離子和銅離子(Cu2+) 10_4M、10_6M汞離子和鐵離子(Fe2+) 10_4M、10 6M未尚子和梓尚子(Zn2+) 10 4M、10 6M未尚子和猛尚子(Mn2+) 10 4M、10 6M未尚子和錦尚子(Cd2+) 1-4M混合離子檢測(cè)得到的SERS光譜圖。
[0023]圖3:實(shí)施例2中所述的汞離子SERS檢測(cè)芯片對(duì)不同濃度的汞離子進(jìn)行檢測(cè)得到的拉曼峰峰位隨汞離子濃度變化的指紋譜圖(插圖為局部區(qū)域放大圖)；
[0024]圖4:實(shí)施例2中所述的拉曼峰位(1390.27?1374.95cm_1)隨汞離子濃度(10_3?1-10M)變化的標(biāo)準(zhǔn)曲線，利用此曲線可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的定量分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)未知水體系中未尚子含量的測(cè)試。
[0025]本發(fā)明獲得的SERS活性基底表面銀納米粒子自組裝膜的掃描電鏡照片如圖1所示，可以看出制備的銀納米粒子的尺寸在50?100納米左右。
[0026]本發(fā)明獲得的SERS指紋圖譜可由圖3表述，由SERS光譜圖可以看出，隨著汞離子濃度的增加，其SERS強(qiáng)度減弱，并且位于1374.47CHT1位置的二甲基二硫代氨基甲酸鈉分子SERS峰位逐漸位移到1390.27CHT1位置，因此可以作為汞離子定量分析的手段。
[0027]本發(fā)明中一種基于拉曼峰位變化的汞離子定量檢測(cè)方法采用的汞離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為10_3?ΙΟ,Μ，所得到的拉曼特征峰峰位從1390.27到1374.95CHT1，根據(jù)濃度與峰位變化關(guān)系制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖4)可應(yīng)用于未知樣品中汞離子濃度的定量分析。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1:一種基于拉曼特征峰峰位變化的金屬離子定量檢測(cè)方法用于汞離子檢測(cè)專一性的驗(yàn)證，本實(shí)施例不需要繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0029](I)制備銀納米膠體粒子。按照Lee和Meisel的方法制作，在加熱的條件下(90°C )，向200mL、10_3M的硝酸銀水溶液中加入4mL、I % (w/v)的檸檬酸鈉水溶液，反應(yīng)40min，得到的銀納米膠體