一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法技术

本发明专利技术提供一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，包括以下步骤：步骤一、将HAuCl4溶液加入到装有水的容器中，对溶液搅拌并加热至沸腾，然后加入柠檬酸钠溶液，加热至沸腾后保温，然后冷却至室温后得到金纳米溶胶；步骤二、将制备的金纳米溶胶和多环芳烃溶液分别加入至气相瓶中，然后加入卤化盐溶液，静置得到待测SERS样品；步骤三、将所述SERS样品放入样品槽中，进行拉曼光谱仪信号采集，得到多环芳烃SERS谱图。本发明专利技术利用金纳米溶胶作为SERS活性基底，通过卤化盐溶液辅助实现了金纳米颗粒对疏水性有机污染物PAHs的SERS响应，完成了对高中低环PAHs的灵敏快速识别检测，检测方法简单易行，易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法
本专利技术属于拉曼光谱技术和环境分析领域，具体涉及一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法。
技术介绍
多环芳烃(PAHs)是一类持久性有机污染物(PersistentOrganicPollutant,POPs)，由两个或两个以上的芳香苯环线性连接组合而成，其中低环多芳烃(苯环数<4)具有高急性毒性，而高分子量多环芳烃(苯环数≥4)表现为高致癌性，因此被许多国家和地区列为优先控制污染物。由于多环芳烃的高度亲脂性和难降解性，它们极容易在环境、食物链和生物体内积累，而且随着迁移转化过程中的生物富集浓缩作用，其浓度可能提高几百甚至上千倍。因此，亟需对该类有害物质在各环境介质中的污染情况进行原位快速调查和监测。目前多环芳烃的检测分析主要采用色谱法，如气相色谱-质谱、液相色谱-质谱、高效液相色谱-质谱等，虽然这些方法具有较高的检测精度和稳定性，但需要繁琐的样品前处理，且存在检测耗时长、成本高和设备笨重等问题，难以用于现场快速分析。表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种超灵敏且快速的光谱分析技术，不仅能够实现痕量水平乃至单分子的检测分析，还能用于现场检测分析。SERS信号较普通拉曼信号增强约10个数量级，其增强机理主要包括贵金属纳米结构表面等离子体共振效应的电磁增强理论和纳米活性基底表面与探针分子之间电荷转移产生的类共振现象的化学增强理论，其中电磁场增强机理占主导作用。因此，只有探针分子足够靠近乃至吸附到SERS活性基底表面，才有望产生足够强的SERS信号，进而实现SERS检测。然而，传统的SERS基底多为贵金属(如Au、Ag、Cu等)纳米基底，多环芳烃作为一类非极性且强疏水的物质难以在贵金属纳米颗粒表面发生吸附富集，这严重限制了PAHs的SERS检测应用。现有的PAHsSERS检测主要依赖于各类功能化修饰的SERS活性基底：如基于主客体化学作用或分子识别原理的环糊精/杯芳烃修饰SERS基底，以及基于物理作用(如疏水作用、范德华力、π-π堆叠作用)的硫醇、石墨烯修饰SERS基底；然而这些功能化修饰工艺过程一般都比较繁琐，操作复杂，甚至需要使用大量对环境乃至人体健康有害的化学物质，而且这些功能化修饰物质自身也可能产生SERS信号，对待测组分的测量造成不利影响。因此，开发一种基于无功能化修饰的贵金属纳米基底检测PAHs的新方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，以解决目前功能化修饰的SERS活性基底的制备工艺过程繁琐、测试时易产生干扰信号，对待测组分的测试造成不利影响的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：步骤一、金纳米溶胶的制备将HAuCl4溶液加入到装有超纯水的容器中，得到第一溶液；对所述第一溶液搅拌并加热至沸腾，然后加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌并加热至沸腾，保温一定时间后停止加热，得到第二溶液；对所述第二溶液继续搅拌冷却至室温，得到金纳米溶胶；步骤二、SERS样品的准备将步骤一中制备出的金纳米溶胶和多环芳烃溶液分别加入至棕色气相瓶中，然后再向气相瓶中加入卤化盐溶液，充分摇匀后，静置得到待测SERS样品；步骤三、多环芳烃的检测将步骤二中得到的所述SERS样品放入样品槽中，利用拉曼光谱仪进行信号采集，得到多环芳烃SERS谱图。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述HAuCl4和所述柠檬酸钠的摩尔比为1:(0.8-1.8)。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述HAuCl4溶液的质量分数为0.5-2.0％。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述柠檬酸钠溶液的质量分数为1.0％。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述步骤二中加入的金纳米溶胶和多环芳烃溶液的体积比为1：(0.1-1)。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，步骤二中所述卤化盐溶液为氯化钠溶液或氯化钾溶液。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述卤化盐溶液的浓度为0.8-1.2mol/L。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述步骤二中的金纳米溶胶与卤化盐溶液的体积比为1：(0.1-0.3)。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述步骤一中加入柠檬酸钠溶液搅拌至沸腾后保温15-30min；优选地，所述步骤二中加入卤化盐溶液充分摇匀后静置5-10min。在如上所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，优选，所述步骤三中利用拉曼光谱仪进行信号采集的激光波长为785nm；优选地，信号采集的积分时间为5s。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：本专利技术采用金纳米溶胶作为SERS活性基底，利用卤化盐溶液辅助实现未功能化修饰的金纳米颗粒对疏水性有机污染物多环芳烃(PAHs)的SERS响应，卤离子的加入促进了金纳米颗粒聚集，一方面有助于拉近PAHs分子与金纳米颗粒表面的距离，另一方面也有助于金纳米颗粒之间产生“热点”效应，进而实现金纳米颗粒对PAHs的SERS灵敏响应；通过拉曼光谱仪完成了对高中低环PAHs的识别检测，本专利技术的无功能化修饰的PAHs检测方法简单易行，且操作简便，可实现PAHs的高效快速检测。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术实施例1制备的金纳米溶胶的消光光谱图；图2为本专利技术实施例1、2和3的单一多环芳烃萘、芘和苯并芘不同浓度下识别检测的SERS谱图(其中a图为实施例1中萘的SERS谱图；b图为实施例2中芘的SERS谱图；c图为实施例3中苯并芘的SERS谱图)；图3为本专利技术实施例1、2和3的单一多环芳烃萘、芘和苯并芘不同浓度下识别检测的SERS信号强度与浓度的线性拟合曲线(其中a图为实施例1中萘的SERS信号强度与浓度的线性拟合曲线；b图为实施例2中芘的SERS信号强度与浓度的线性拟合曲线；c图为实施例3中苯并芘的SERS信号强度与浓度的线性拟合曲线)；图4为本专利技术实施例4和5的混合PAHs萘、芘和苯并芘的SERS谱图；图5为本专利技术对照例1的单一多环芳烃萘、芘和苯并芘的SERS谱图；图6为本专利技术对照例2的单一多环芳烃萘、芘和苯并芘的SERS谱图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术提供的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，首先利用化学还原法将HAuCl4溶液与柠檬酸钠溶液反应合成金纳米溶胶，然后将制备的金纳米溶胶直接与PAHs溶液以及卤化盐溶液充分混合；卤离子的加入促进了金纳米颗粒聚集，一方面有助于拉近PAHs分子与金纳米颗粒表面的距离，另一方面也有助于金纳米颗粒之间产生“热点”效应，进而实现未功能化修饰的金纳米颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤一、金纳米溶胶的制备将HAuCl4溶液加入到装有超纯水的容器中，得到第一溶液；对所述第一溶液搅拌并加热至沸腾，然后加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌并加热至沸腾，保温一定时间后停止加热，得到第二溶液；对所述第二溶液继续搅拌冷却至室温，得到金纳米溶胶；步骤二、SERS样品的准备将步骤一中制备出的金纳米溶胶和多环芳烃溶液分别加入至气相瓶中，然后向气相瓶中再加入卤化盐溶液，充分摇匀后，静置得到待测SERS样品；步骤三、多环芳烃的检测将步骤二中得到的所述SERS样品放入样品槽中，利用拉曼光谱仪进行信号采集，得到多环芳烃SERS谱图。

【技术特征摘要】
1.一种无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤一、金纳米溶胶的制备将HAuCl4溶液加入到装有超纯水的容器中，得到第一溶液；对所述第一溶液搅拌并加热至沸腾，然后加入柠檬酸钠溶液，继续搅拌并加热至沸腾，保温一定时间后停止加热，得到第二溶液；对所述第二溶液继续搅拌冷却至室温，得到金纳米溶胶；步骤二、SERS样品的准备将步骤一中制备出的金纳米溶胶和多环芳烃溶液分别加入至气相瓶中，然后向气相瓶中再加入卤化盐溶液，充分摇匀后，静置得到待测SERS样品；步骤三、多环芳烃的检测将步骤二中得到的所述SERS样品放入样品槽中，利用拉曼光谱仪进行信号采集，得到多环芳烃SERS谱图。2.如权利要求1所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，其特征在于，所述HAuCl4和所述柠檬酸钠的摩尔比为1:(0.8-1.8)。3.如权利要求1或2所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，其特征在于，所述HAuCl4溶液的质量分数为0.5-2.0％。4.如权利要求1-3任一所述的无功能化修饰的多环芳烃的检测方法，其特征在于，所述柠...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓勇，龚雪刚，赵一澍，李浩楠，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11