功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法技術

本發明專利技術提供了一種功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法。該檢測方法包括以下步驟：（1）溶液法一步合成以金納米粒子為核，聚鄰巰基苯胺為殼層的功能化納米粒子，形成基底溶液；（2）將上述基底溶液與待測物質TNT溶液充分混合，利用功能化納米粒子殼層上的氨基官能團與TNT的特異性結合對TNT進行選擇性富集；（3）將步驟（2）中充分混合后的溶液滴加到硅片上；（4）在拉曼光譜儀下對上述硅片上的待測物質進行檢測分析。本發明專利技術檢測方法所用的基底制備簡單、成本低廉、普適性強、具有功能化特性，因而可實現對低濃度TNT的選擇性檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光拉曼光譜的檢測方法，尤其涉及ー種增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法。
技術介紹
自 1974年表面增強拉曼光譜(Surface enhanced Raman spectroscopy , SERS) 發現以來，實現SERS襯底在痕量、超痕量分析檢測方面的研究工作一直是人們努力研究的目標，而且各種理論和實驗也已經證明了 SERS是ー種具有極高表面檢測靈敏的振動光譜技術。但是對于SERS應用來說，其仍有ー個不可忽略的缺陷，即關于SERS基底材料和表面形貌的普適性問題。關于基底普適性問題，是SERS現象所固有的。首先SERS基底要求是納米級粗糙的，另外其基底材料要求金屬有自由電子，其才能有等離子體模型從而有電磁場增強。這些就限制了只有少數的幾種金屬的納米結構才具有強的SERS作用，因而其極大的限制了其在各種物質、材料以及各種光滑乃至單晶表面上的應用，尤其是那些對表面科學研究有興趣的。同時，在溶液中使用SERS對待測物質進行測試分析時，此溶液中的其他能吸附在金納米粒子表面的物質可能會干擾SERS信號，即其會干擾或掩蓋我們所想要得到的待測物質拉曼信號，這就是所謂的溶液接觸帶來的問題。而對于其它的例如自組裝的單分子層，因為未經任何修飾的幣族金屬的底部會與目標分子的直接接觸，與此同時，待測分子也可能在粒子和基底之間構建ー個橋梁，而這種模式很有可能引起電子云密度分布的變化，從而在某種程度上會扭曲正常的SERS譜圖形貌，導致對實驗結果的誤判。而在某些體系中，分子和金納米粒子的直接接觸，同時外部給予其一定的作用，如激光照射等，從而會導致ー種光催化作用，這樣就有可能有新的物質產生，從而得到錯誤的SERS譜圖，這就是所謂分子接觸所帯來的問題。還有ー種是電接觸，就是金屬納米粒子和ー些金屬基底接觸，因為其兩者之間會有費米能級的差異，而這種差異就會導致電荷轉移和接觸電勢，以至于會影響到探針分子的電子結構，從而進ー步影響到SERS譜圖的準確性。此外，一般的SHINERS粒子，其制備方法相對復雜，需要調控的實驗參數較多，耗時耗力，同時所制備出來的納米粒子抗酸堿能力較差，即在強酸或是強堿條件下殼層容易被破壞，并且所得到的納米粒子殼層不具有功能化特性。
技術實現思路
I.專利技術要解決的技術問題本專利技術基于現有技術的不足提供ー種能增強拉曼光譜的檢測方法，該檢測方法所用的基底制備簡單、成本低廉、普適性強、具有功能化特性，可實現對低濃度TNT的選擇性檢測。2.技術方案 為了解決以上技術問題，本專利技術是通過以下技術方案予以實現的?！N功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法，包括以下步驟 (1)溶液法一歩合成以金納米粒子為核，聚鄰巰基苯胺為殼層的功能化納米粒子，形成基底溶液； (2)將上述基底溶液與待測物質TNT溶液充分混合，利用功能化納米粒子殼層上的氨基官能團與TNT的特異性結合對TNT進行選擇性富集； (3)將步驟(2)中充分混合后的溶液滴加到硅片上； (4)在拉曼光譜儀下對上述硅片上的待測物質進行檢測分析。所述步驟(I)合成的功能化納米粒子殼層厚度為2 30nm。進ー步的,所述步驟(I)合成的功能化納米粒子殼層厚度為2nm。 所述步驟(I)中作為核的金納米粒子的粒徑為20 50nm。進ー步的，所述步驟(I)中作為核的金納米粒子的粒徑為50nm。所述步驟(I)合成的功能化納米粒子的pH適用范圍是2. 02 12. 95。本專利技術科學原理分析一、所用的金納米核使用經典的檸檬酸鈉還原法制備，其具有較好的SERS增強效果；ニ、選用鄰巰基苯胺作為殼層聚合単體材料，因為鄰巰基苯胺具有氨基和巰基官能團，分別和金納米粒子以靜電作用和巰金鍵結合，如此可以保證殼層與金納米粒子緊密結合； 三、鄰巰基苯胺上因為有巰基的存在故其聚合速度較慢，如此對于殼層厚度的控制較容易實現； 四、鄰巰基苯胺在聚合生成聚鄰巰基苯胺之后，其仍有未參加反應的氨基裸露在殼層表面，從而可以使殼層具備功能化； 五、利用氨基和TNT的特異性結合作用，可以實現對TNT的選擇性檢測。3.有益效果 基于殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜的出現解決了常規的SERS檢測在基底材料和表面形貌普適性問題，再此基礎上，我們首次利用溶液法一歩合成了殼層隔絕納米粒子。這種制備方法非常簡單，需要控制的實驗參數較少，只需要控制反應時間、溫度和反應物的物質量的比。僅僅通過控制鄰巰基苯胺和十二烷基硫酸鈉的比就可以獲得超薄的聚鄰巰基苯胺殼層，并且可以實現殼層厚度在2納米和30納米之間的調控。所獲得的超薄殼層(厚度約為2納米)是無針孔的，并且可以在強酸強堿環境下使用。同時通過這ー步合成法，也實現了殼層的功能化，從而可以實現對TNT的選擇性檢測。另外值得一提的是，這種制備方法所需材料簡單，故成本較低，同時所獲得的納米材料可以在常規環境中穩定保存三個月而無任何物理化學性質上的變化。附圖說明圖I為功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法技術方案示意圖。圖2為不同殼層厚度的功能化殼層隔絕納米粒子透射電子顯微鏡(TEM)圖。圖3為不同形貌、粒徑大小(20納米到50納米)的金納米粒子為核的功能化殼層隔絕納米粒子透射電子顯微鏡(TEM)圖。圖4為以金納米粒子為核，2納米聚鄰巰基苯胺為殼層的納米粒子(Au@2 nm PAT)在不同PH條件下的SERS譜圖。圖5為Au@2 nm PAT的紅外譜圖。圖6為不同濃度TNT在Au@2 nm PAT基底上的SERS譜圖。 圖7為l(T5mol/L的TNT和l(T3mol/L的TNT結構類似物在Au@2 nm PAT基底上的SERS譜圖。具體實施例方式本專利技術中金納米粒子的合成米用《Controlled nucleation for the regulation of the particle size in monodisperse gold suspensions〉〉又獻中手艮道的制備萬案,然后以鄰巰基苯胺作為聚合単體材料，控制實驗參數，使其在金納米粒子表面進行聚合，最后得到聚巰基苯胺殼層。因為殼層表面的氨基功能化，從而可以實現對TNT的選擇性檢測。以下結合附圖對本專利技術做進ー步的說明。如圖I所示，本專利技術功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法解決技術方案包括以下四個步驟(I)控制反應條件，在金納米粒子上包裹聚鄰巰基苯胺殼層；(2)與待測物質TNT溶液充分混合，利用功能化的殼層與TNT的特異性結合對TNT進行選擇性富集；(3)把基底溶液和待測物質混合之后滴加在硅片上；(4)在拉曼光譜儀下對待測物質進行檢測分析。圖2為不同殼層厚度的功能化殼層隔絕納米粒子透射電子顯微鏡(TEM)圖。它由A、B、C、D四部分組成，其中，A :殼層厚度約為2納米的殼層隔絕納米粒子TEM圖；B :殼層厚度約為4納米的殼層隔絕納米粒子TEM圖；C :殼層厚度約為10納米的殼層隔絕納米粒子TEM圖；D :殼層厚度約為30納米的殼層隔絕納米粒子TEM圖。圖3為不同形貌、粒徑大小(20納米到50納米)的金納米粒子為核的功能化殼層隔絕納米粒子TEM圖。它由A、B兩部分組成，其中，A :不同粒徑大小的金納米粒子為核的殼層隔絕納米粒子TEM圖；B :以金納米棒本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法，其特征在于包括以下步驟 (1)溶液法一步合成以金納米粒子為核，聚鄰巰基苯胺為殼層的功能化納米粒子，形成基底溶液； (2)將上述基底溶液與待測物質TNT溶液充分混合，利用功能化納米粒子殼層上的氨基官能團與TNT的特異性結合對TNT進行選擇性富集； (3)將步驟(2)中充分混合后的溶液滴加到硅片上； (4)在拉曼光譜儀下對上述硅片上的待測物質進行檢測分析。2.如權利要求I所述的功能化殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜對TNT的選擇性檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)合成的功能化納米粒子殼層厚度為2 30nm。3.如權利要求2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊良保，錢凱，劉洪林，劉錦淮，
申請(專利權)人：中國科學院合肥物質科學研究院，
類型：發明
國別省市：