一种基于表面增强拉曼散射技术对多分析物的自分类检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于表面增强拉曼散射技术对多分析物的自分类检测方法，其是以三种表面带有拉曼活性分子和能够特异性识别目标分析物的水溶性聚合物集成的纳米金混合溶液为探针，分别或同时将含有Pb2+，Ag+和Cu2+的水溶液与其混合，通过拉曼散射光谱的增强进行检测，这种检测对Pb2+，Ag+和Cu2+具有高效的自分类选择性，从而能够同时鉴定三种离子及其相应含量。本发明专利技术操作简便、灵敏度高，在生物医学、环境监测等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面增强拉曼散射技术对多分析物的自分类检测方法
本专利技术属于纳米应用领域，具体涉及一种基于表面增强拉曼散射技术的离子检测探针的制备，以及该探针在水溶液中自分类检测Pb2+、Ag+和Cu2+及其含量的应用。
技术介绍
重金属污染是指重金属或其化合物造成的环境污染，主要有汞、铬、镉、铅和类金属砷等大类。其中铅是普通环境中常见的重金属，具有高毒性。由于铅在环境中无法被降解，会在环境中长期存留，必然会对动植物产生毒害，并直接或间接对人体健康造成危害。铅对神经、血液、消化和肾脏具有毒害，环境中的铅经过食物和呼吸等途径进入人体后，会引发消化、神经、呼吸和免疫系统极性或慢性毒性影响，并诱发一系列相关病症，严重时可发生脑病甚至导致死亡。铅进入人体的途径主要有三种，分别是食物、水和空气。其中以水为载体的方式最为常见和最为严重。因此，实现环境或生物体中的铅离子的实时检测以及原位快速检测，并同时具有高的灵敏度具有重要意义。长久以来，银作为一种天然的消毒灭菌剂，在人们的日常生活中具有广泛应用。同时银也是人体组成的微量元素，少量的银离子人体无害。然而，现在的研究表明，银离子能够在人体尤其是皮肤、粘膜等处聚集，对人体健康产生危害。它能够与体内的巯基酶相结合，使其失活，同时，银还可以与胺、咪唑、羧酸等多种生理代谢产物相互作用而导致各种疾病。随着银在现代工业中的广泛使用，含银离子废液的排放对于水源和土壤的污染日益严重，而且越来越多的银离子在人体内富集，对人体造成危害。因此，发展高效银离子检测方法是非常有必要的。铜离子是动植物的必需元素，也是人体重要的必需元素之一。然而，过高浓度的铜离子会引起水体细菌和藻类的死亡，也会引起人体肝脏和肾脏的损伤以及肠胃功能的紊乱。因此，铜离子已经被认定为一种环境污染物，并引起人们的关注。对铜离子的检测在环境保护和人体健康方面具有重要意义。对于铅离子，银离子和铜离子各自的检测都已经有很多成熟的方法。例如，铜离子的检测方法有：原子吸收光谱法、原子发射光谱法以及电化学检测等；银离子的检测方法有：荧光光谱法、电化学法、光电化学法等；铅离子的检测方法有：原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。但是上述这些方法都只能针对一种单一的离子进行测试，当这些方法用于实际体系中时，还存在许多问题。例如，环境颜色对原子吸收光谱法会有很大的干扰，待检测物质中的有机深色团和杂性原子对荧光光谱法会产生很大干扰。因此，一种可以同时检测多种离子的方法亟待发现。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于表面增强拉曼散射技术对Pb2+，Ag+和Cu2+的自分类检测方法，以期可以简单、高效的同时实现对Pb2+，Ag+和Cu2+定性检测和定量检测。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术基于表面增强拉曼散射技术对多分析物的自分类检测方法，其特点在于按如下步骤进行：(1)令表面带有水溶性聚合物PAPAA和拉曼活性分子BGLA的纳米金Au@BGLA/PAPAA的溶液为溶液A；令表面带有水溶性聚合物PPyEAMA和拉曼活性分子NPT的纳米金Au@NPT/PPyEAMA的溶液为溶液B；令表面带有水溶性聚合物PPyAM和拉曼活性分子IR-792的纳米金Au@IR-792/PPyAM的溶液为溶液C；在溶液A中Au@BGLA/PAPAA的摩尔浓度、在溶液B中Au@NPT/PPyEAMA的摩尔浓度及在溶液C中Au@IR-792/PPyAM的的摩尔浓度皆为50-500nM；将溶液A、溶液B和溶液C混合，获得纳米金混合溶液探针，在所述纳米金混合溶液探针中Au@BGLA/PAPAA、Au@NPT/PPyEAMA和Au@IR-792/PPyAM的摩尔量相等；所述水溶性聚合物PAPAA的结构式如式(1)所示，所述水溶性聚合物PPyEAMA的结构式如式(2)所示，所述水溶性聚合物PPyAM的结构式如式(3)所示，所述拉曼活性分子BGLA的结构式如式(4)所示，所述拉曼活性分子NPT的结构式如式(5)所示，所述拉曼活性分子IR-792的结构式如式(6)所示：(2)分别绘制Pb2+、Ag+和Cu2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线：以0nM为浓度起点、以50-100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Pb2+，配制含不同浓度Pb2+的纳米金混合溶液样品s个，s≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在1615cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在1615cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Pb2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线；Pb2+的最低检测限为350nM。以0nM为浓度起点、以50-100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Ag+，配制含不同浓度Ag+的纳米金混合溶液样品t个，t≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在365cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在365cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Ag+的浓度与特征拉曼散射峰的峰值的标准关系曲线；Ag+的最低检测限为400nM。以0nM为浓度起点、以50-100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Cu2+，配制含不同浓度Cu2+的纳米金混合溶液样品r个，r≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在1023cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在1023cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Cu2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线；Cu2+的最低检测限为250nM。三种标准关系曲线的绘制中，拉曼散射光谱检测的检测条件相同，且都是在水相中进行检测；(3)将待测物与纳米金混合溶液探针按体积比1:5～20混合获得混合溶液，然后在与步骤(2)相同的检测条件下进行拉曼散射光谱检测，获得待测物的拉曼散射光谱，从而获得待测物的特征拉曼散射峰位置，若待测物在1615cm-1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Pb2+，若待测物在365cm-1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Ag+，若待测物在1023cm-1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Cu2+；(4)若待测物中含有Pb2+、Ag+和/或Cu2+，再根据所含的相应离子所对应的特征拉曼散射峰的峰值，分别与相应的标准关系曲线相比较，确定相应离子在混合溶液中的浓度，然后计算获得相应离子在待测物中的浓度。本专利技术中Pb2+、Ag+和/或Cu2+所分别对应的特征拉曼散射峰的位置是按如下方法进行确定的：配制a、b、c、d四份2mL、50nmol/L的纳米金混合溶液探针，其中a中不含其他金属离子，b中含有350nM的Pb2+，c中含有350nM的Pb2+和400nM的Ag+，d中含有350nM的Pb2+、400nM的Ag+和250nM的Cu2+，分别对4个样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，对比4各样品的拉曼散射光谱，依次确定Pb2+、Ag+和Cu2+各自对应的特征拉曼散射峰，可知1615cm-1处为检测Pb2+的特征拉曼散射峰、365cm-1处为检测Ag+的特征拉曼散射峰、1023cm-1处为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于表面增强拉曼散射技术对多分析物的自分类检测方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)令表面带有水溶性聚合物PAPAA和拉曼活性分子BGLA的纳米金Au@BGLA/PAPAA的溶液为溶液A；令表面带有水溶性聚合物PPyEAMA和拉曼活性分子NPT的纳米金Au@NPT/PPyEAMA的溶液为溶液B；令表面带有水溶性聚合物PPyAM和拉曼活性分子IR‑792的纳米金Au@IR‑792/PPyAM的溶液为溶液C；在溶液A中Au@BGLA/PAPAA的摩尔浓度、在溶液B中Au@NPT/PPyEAMA的摩尔浓度及在溶液C中Au@IR‑792/PPyAM的的摩尔浓度皆为50‑500nM；将溶液A、溶液B和溶液C混合，获得纳米金混合溶液探针，在所述纳米金混合溶液探针中Au@BGLA/PAPAA、Au@NPT/PPyEAMA和Au@IR‑792/PPyAM的摩尔量相等；所述水溶性聚合物PAPAA的结构式如式(1)所示，所述水溶性聚合物PPyEAMA的结构式如式(2)所示，所述水溶性聚合物PPyAM的结构式如式(3)所示，所述拉曼活性分子BGLA的结构式如式(4)所示，所述拉曼活性分子NPT的结构式如式(5)所示，所述拉曼活性分子IR‑792的结构式如式(6)所示：(2)分别绘制Pb2+、Ag+和Cu2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线：以0nM为浓度起点、以50‑100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Pb2+，配制含不同浓度Pb2+的纳米金混合溶液样品s个，s≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在1615cm‑1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在1615cm‑1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Pb2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线；以0nM为浓度起点、以50‑100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Ag+，配制含不同浓度Ag+的纳米金混合溶液样品t个，t≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在365cm‑1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在365cm‑1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Ag+的浓度与特征拉曼散射峰的峰值的标准关系曲线；以0nM为浓度起点、以50‑100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Cu2+，配制含不同浓度Cu2+的纳米金混合溶液样品r个，r≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在1023cm‑1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在1023cm‑1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Cu2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线；在三种标准关系曲线的绘制中，拉曼散射光谱检测的检测条件相同；(3)将待测物与纳米金混合溶液探针按体积比1:5～20混合获得混合溶液，然后在与步骤(2)相同的检测条件下进行拉曼散射光谱检测，获得待测物的拉曼散射光谱，从而获得待测物的特征拉曼散射峰位置，若待测物在1615cm‑1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Pb2+，若待测物在365cm‑1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Ag+，若待测物在1023cm‑1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Cu2+；(4)若待测物中含有Pb2+、Ag+和/或Cu2+，再根据相应离子所对应的特征拉曼散射峰的峰值，分别与相应的标准关系曲线相比较，确定相应离子在混合溶液中的浓度，然后计算获得相应离子在待测物中的浓度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于表面增强拉曼散射技术对多分析物的自分类检测方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)令表面带有水溶性聚合物PAPAA和拉曼活性分子BGLA的纳米金Au@BGLA/PAPAA的溶液为溶液A；令表面带有水溶性聚合物PPyEAMA和拉曼活性分子NPT的纳米金Au@NPT/PPyEAMA的溶液为溶液B；令表面带有水溶性聚合物PPyAM和拉曼活性分子IR-792的纳米金Au@IR-792/PPyAM的溶液为溶液C；在溶液A中Au@BGLA/PAPAA的摩尔浓度、在溶液B中Au@NPT/PPyEAMA的摩尔浓度及在溶液C中Au@IR-792/PPyAM的摩尔浓度皆为50-500nM；将溶液A、溶液B和溶液C混合，获得纳米金混合溶液探针，在所述纳米金混合溶液探针中Au@BGLA/PAPAA、Au@NPT/PPyEAMA和Au@IR-792/PPyAM的摩尔量相等；所述水溶性聚合物PAPAA的结构式如式(1)所示，所述水溶性聚合物PPyEAMA的结构式如式(2)所示，所述水溶性聚合物PPyAM的结构式如式(3)所示，所述拉曼活性分子BGLA的结构式如式(4)所示，所述拉曼活性分子NPT的结构式如式(5)所示，所述拉曼活性分子IR-792的结构式如式(6)所示：(2)分别绘制Pb2+、Ag+和Cu2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线：以0nM为浓度起点、以50-100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Pb2+，配制含不同浓度Pb2+的纳米金混合溶液样品s个，s≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在1615cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在1615cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Pb2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线；以0nM为浓度起点、以50-100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Ag+，配制含不同浓度Ag+的纳米金混合溶液样品t个，t≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在365cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在365cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Ag+的浓度与特征拉曼散射峰的峰值的标准关系曲线；以0nM为浓度起点、以50-100nM为浓度梯度，在纳米金混合溶液探针中加入Cu2+，配制含不同浓度Cu2+的纳米金混合溶液样品r个，r≥10；对各样品进行拉曼散射光谱检测，获得各样品的拉曼散射光谱，确定各样品在1023cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值；以浓度为横坐标、以样品在1023cm-1处的特征拉曼散射峰的峰值为纵坐标，绘制Cu2+的浓度与特征拉曼散射峰峰值的标准关系曲线；在三种标准关系曲线的绘制中，拉曼散射光谱检测的检测条件相同；(3)将待测物与纳米金混合溶液探针按体积比1:5～20混合获得混合溶液，然后在与步骤(2)相同的检测条件下进行拉曼散射光谱检测，获得待测物的拉曼散射光谱，从而获得待测物的特征拉曼散射峰位置，若待测物在1615cm-1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Pb2+，若待测物在365cm-1处出现特征拉曼散射峰，则证明待测物中含有Ag+，若待测物在1023cm-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷俊，何亚光，史声宇，吴云柱，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34