一种基于磁性纳米颗粒的多环芳烃检测方法技术

本发明专利技术合成了一种Fe3O4/Au磁性纳米颗粒，将磁性纳米颗粒作为表面增强拉曼活性基底用于多环芳烃PAHs的富集与检测。通过一系列实验证明本发明专利技术采用的目标污染物分析方法操作简便，不仅可以实现16种PAHs的快速检测，还可以用于环境水体中多环芳烃混合物的检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】-种基于磁性纳米颗粒的多环芳炫检测方法 一.本专利技术所属
本专利技术属于环境分析领域，具体涉及一种多环芳姪的检测方法。 二.本专利技术的技术背景 多环芳姪（PAHs)是一类广泛存在于环境中，含有两个或两个W上苯环的有机污染 物，其主要来自于石油、煤焦油、烟草和其他一些有机物的热解或不完全燃烧。多环芳姪由 于其亲脂性，容易在人体内富集，长期接触该类物质可能诱发癌症。在分析多环芳姪环境样 品时，由于采集的环境样品基体复杂，污染物浓度低，因此要获得数据准确、重现性好的分 析结果，样品预处理是重要的一个环节，而且往往也是PAHs环境样品分析成败的关键。目 前国内外对于多环芳姪的检测方法主要为高效液相色谱、气相色谱W及气相色谱/质谱联 用。该些方法具有较高的检测灵敏度，但是方法所用仪器价格昂贵，对样品前处理要求高。 为此，探索快速高效、简便经济的PAHs检测方法是环境领域的重要研究方向之一。 SERS主要基于粗趟贵金属表面等离子共振引起的电磁增强效应，因此SERS分析 要求被测物分子直接吸附或充分接近于贵金属表面。PAHs作为一类非极性分子，难W接近 于贵金属表面，因此用常规SERS基底一般无法对其进行直接检测。目前常用的方法是对 SERS基底进行化学修饰W改善基底与PAHs之间的吸附作用。国内外已经有学者利用贵金 属溶胶作为SERS活性基底，在其表面连接特定的官能基团，如杯环芳姪、光泽精等。官能团 的加入可拉近PAHs与金属纳米粒子之间的距离，使得PAHs进入金属表面等离子共振区域， 产生SERS效应。另外一种常用基底为硫醇修饰的金膜或银膜。由于硫醇可W在金属表面 形成自聚单分散层，并且具有疏水作用，因此可W将PAHs嵌入到SERS基底表面，进而实现 检测。上述方法所需实验步骤复杂，同时需要使用大量对环境有害的化学试剂。 为了克服现有方法存在的不足，本专利技术对已有的基底制备方法进行改进，通过多 次的实验尝试合成了一种磁性纳米颗粒。基于化3化纳米颗粒的强吸附性和磁性，W及Au 纳米颗粒的SERS增强效应，得到了对多环芳姪具有强SERS效应的复合纳米基底，并结合便 携式拉曼光谱仪完成了对16种代表性多环芳姪的检测。通过一系列实验证明本专利技术采用 的样品制备方法及目标污染物分析方法操作简便，不仅可W实现单一PAHs的检测，还可W 用于复杂环境基质中多环芳姪的快速鉴别。 H.本专利技术的
技术实现思路
[000引本专利技术首先合成了化304纳米颗粒，利用娃焼修饰化化表面后，将其分散于氯金酸 溶液中，在还原剂巧樣酸轴的作用下，制备得到F,304/Au磁性纳米颗粒，该种颗粒兼具F,3化 的磁性与纳米金颗粒的拉曼增强性能。将制备出的化304/Au磁性纳米颗粒作为SERS基底 分散于一定浓度的PAHs溶液中，可W使PAHs主动吸附富集于磁性颗粒表面，因此缩短了多 环芳姪分子与纳米基底表面的距离，为表面增强拉曼散射的发生创造了条件。此时用外加 磁场对磁性颗粒进行收集后，利用便携式拉曼光谱仪可W在10s内检测到多环芳姪的拉曼 特征峰。 通过下面的描述来阐明本专利技术的具体内容： (1)用共沉淀法合成化3〇4磁性纳米颗粒：将化'4&〇与化CI3'6&0W质量比 2:5. 4的比例溶解于100血去离子水中，并加入1血盐酸促进溶解。在机械揽拌下向上述 溶液中滴加氨水，至抑值到达10,反应30分钟后将产物置于8(TC水浴锅中熟化半小时，停 止揽拌，将产物冷却至室温，水洗3次后于真空烘箱中7(TC下干燥3小时，将产物研磨后过 200目筛，得到化化磁性纳米颗粒； (2)娃焼修饰化3〇4磁性纳米颗粒的制备：取0. 25g步骤（1)中制备的纳米化3〇4分 散于100血无水己醇中，加入1血APTMS(3-氨基丙基-H甲氧基娃焼)，超声30min，倒入 H口圆底烧瓶中，在机械揽拌下反应化，将生成的沉淀物用无水己醇洗3次，再用超纯水洗 2次，得到娃焼修饰后的化3〇4纳米颗粒； (3)化3O4/AU磁性纳米颗粒的制备；将步骤（2)得到的产物分散于23血超纯水中， 投加1血2%(wt%)的氯金酸水溶液，于揽拌下油浴加热到100°C后立即投加1血浓度为50mg/ mL的巧樣酸轴，保持该温度继续反应20min。停止加热后，继续揽拌使产物化3O4/AU冷却到 室温，所得产物用超纯水洗2次，分散到25mL超纯水中备用；[001引（4)PAHs的富集与检测：取1血步骤（3)得到的化3O4/AU复合纳米基底于1. 5血 离也管中，通过磁分离去除上层纯水后滴加ImL待测PAHs溶液混合化，用外加磁场对磁性 颗粒进行收集后，于干净娃片上直接进行SERS测定，使用ENWAVE便携式拉曼光谱仪进行信 号采集，仪器型号为EZRaman-ISeries,产地美国，激光波长785皿，扫描时间5s，得到多环 芳姪的SERS谱图。 四.【附图说明】 下面通过图例说明本专利技术的主要特征。[001引附图1为所制备的化304/Au复合纳米基底的高分辨率透射电子显微镜图 (HR-TEM)。由图中可W看出Au纳米颗粒的晶形良好，晶面间距为0. 236nm，对应于面也立方 体结构Au的（111)面。Au纳米颗粒的平均粒径约为15皿。化304的晶面间距为0. 301皿， 对应于面也立方体结构磁铁矿的（220)面，该说明了化3O4/AU复合纳米颗粒的成功制备。 [001引附图2为本专利技术制备的化3O4/AU磁性纳米颗粒的磁滞曲线图。化304纳米颗粒的磁 化强度约为71emu/g，Fe304/Au的磁化强度约为55emu/g，均具有较强的磁性，充分满足于基 底磁分离的需要。相对于化3化而言，F6304/Au磁化强度的减小是由于金纳米颗粒的引入。 附图3是本专利技术所用十六种多环芳姪的结构式示意图。 附图4是H种多环芳姪蔡、意、巧在基底表面的SERS谱图W及多环芳姪固体纯品 的拉曼谱图。通过与纯品拉曼谱图的特征峰位置对比，可W看出多环芳姪SERS谱图中的特 征峰峰型与位置基本保持不变，验证了本专利技术检测方法的可行性。巧、苯并比]英意、苯并巧在基底表面的SERS谱图W及多环芳姪固体纯品的拉曼谱图。通过与纯品拉曼谱图的特征峰位置对比，可 W看出多环芳姪SERS谱图中的特征峰峰型与位置基本保持不变，实验结果进一步验证了 本专利技术检测方法的可行性。 附图6是河水基质中五种多环芳姪蔡冷2个苯环)、意冷3个苯环)、巧冷4个苯 环)、苯并（k)英意(含5个苯环）和巧苯（1，2, 3-cd)巧(含6个苯环）混合物的SERS谱图。 检测结果表明，各种PAHs的主要SERS特征峰可W从混合物的谱图中明显的区别出来。实 验结果说明本方法具备应用于实际样品检测的潜力。 五.专利技术实施例 下面进一步通过实施例来阐述本专利技术。[002引实施例lFe304纳米颗粒的制备；2g的化化.化0和5. 4g的化化.6&0于揽拌条 件下投加到lOOmL超纯水中（超纯水在使用前曝氮气30min)。接着加入ImL浓盐酸。待投 加的固体完全溶解后，于快速揽拌下滴加约30mL氨水使体系抑值大于10。室温下揽拌 30min后，在8(TC水浴继续加热30min。所得化化磁性纳米颗粒冷却到室温后用超纯水洗 3次，7(TC下真空干燥化后研磨过2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多环芳烃检测方法，其由下述步骤组成：（1）Fe3O4/Au磁性纳米颗粒的制备：将APTMS（3‑氨基丙基‑三甲氧基硅烷）修饰的Fe3O4磁性纳米颗粒分散于23mL超纯水中，投加1mL2%（wt%）的氯金酸水溶液，于搅拌下油浴加热到100℃后立即投加1mL浓度为50mg/mL的柠檬酸钠，保持该温度反应20min后停止加热，继续搅拌使产物Fe3O4/Au冷却到室温，所得产物Fe3O4/Au用超纯水洗2次，分散到25mL超纯水中备用；（2）PAHs的富集与检测：取步骤（1）得到的Fe3O4/Au复合纳米基底于1.5mL离心管中，投加待测PAHs溶液，混合2h后磁分离去除上层水溶液，于硅片上进行SERS检测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：景传勇，杜晶晶，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11