银纳米长方形片制备方法及变压器油中丙酮检测方法技术

银纳米长方形片制备方法及变压器油中丙酮检测方法，包括合成银纳米长方形片溶胶溶液；合成长方形银纳米片；将长方形银纳米片溶解在乙醇溶液中得到将银纳米长方形片的胶体溶液，并将银纳米长方形片的胶体溶液旋涂在硅片上，并让其挥发至固体状态得到硅基银纳米长方形片；配置变压器油中溶解不同浓度丙酮的梯度溶液；将不同浓度丙酮的梯度溶液分别装入石英比色皿中，将所述银纳米长方形片表面增强材料浸入溶液中，并避光保存；采集梯度溶液的拉曼光谱图，并对拉曼光谱图进行预处理；定量检测。银纳米长方形片表面增强基底测量变压器油中丙酮有显著的增强效果，本发明专利技术可广泛应用于能源、电力等领域，用于变压器油中溶解微量老化特征物的检测。化特征物的检测。化特征物的检测。

【技术实现步骤摘要】
银纳米长方形片制备方法及变压器油中丙酮检测方法


[0001]本专利技术属于变压器安全检测
，具体涉及银纳米长方形片制备方法及变压器油中丙酮检测方法。

技术介绍

[0002]在电力系统的运行中，大型电力变压器作为枢纽设备，它们的稳定运行是保证高质量供电的必要条件。变压器内绝缘主要是由矿物油和绝缘纸板构成的复合绝缘组成，长期运行过程中，其绝缘材料如绝缘油和绝缘纸等在受电、热等因素作用下发生分解，产生呋喃类、醇类、酸类、酯类以及酮类等反映故障性质和绝缘性能的物质，并溶于油中，其浓度可作为评价绝缘老化程度的化学指标。测试变压器油中的纸绝缘的聚合度、油中溶解的糠醛及CO、CO2等有特征性的老化产物含量，是判断变压器绝缘老化状态的主要方法。变压器油中溶解气体和糠醛含量能够客观反映变压器内部绝缘老化情况，但由于油中气体容易扩散和糠醛容易被吸附等原因，难以准确判断变压器的绝缘老化程度。
[0003]丙酮是变压器绝缘长期运行后的一种产物，由于它不易被吸附且难以扩散，受氧气和水分影响较小、成分较为稳定等，具有成为变压器绝缘老化判定指标的参考价值。
[0004]目前，国内外检测变压器油中丙酮的含量的主要方法有顶空气相色谱法、高效液相色谱法、紫外分光光度法和比色法等。顶空气相色谱法可以达到变压器的老化检测丙酮浓度的要求，但其存在水浴加热操作复杂、出样平衡时间长、色谱柱易受污染以及检测时间长等问题。此外，顶空气相色谱装置价格昂贵、需要定期更换部件(如色谱柱等)且维护花费高，这使得顶空气相色谱法的检测成本较高；高效液相色谱法检测精度较高、重复性好，但洗脱困难，存在“柱外效应”等问题；紫外分光光度法检测速度快，但易受油中有机物的干扰，稳定性较差；比色法虽成本低廉，但所用试剂(对甲苯胺)属强致癌物，实验误差也较大。
[0005]近年来，随着激光和CCD检测技术的发展，拉曼光谱技术已经广泛应用于微量固体和液体材料的检测和分析中。与现行检测技术相比，拉曼光谱法具有检测速度快、灵敏度高、操作简便等优点，可以确定物质的种类和浓度。因此，激光拉曼光谱技术可以用于检测变压器油中溶解微量丙酮。但拉曼散射信号强度一般仅是入射光强度的1
×
10
‑
10
，加之界面分子数目少，拉曼散射信号强度就会很弱，加之运行变压器油中成分复杂，而且变压器油中溶解的丙酮含量较低，现阶段的拉曼光谱检测技术还不能满足变压器油中老化特征物含量检测的工程实际要求。
[0006]为缓解拉曼散射信号弱这一问题，有必要增加拉曼散射的横截面以增强拉曼信号。1974年，通过电化学粗糙化方法，Fleischmann等得到了吸附在粗糙银电极表面的吡啶的高质量拉曼光谱。Van Duyne等和Creighton等
[27]发现当一种拉曼散射物质被放置在粗糙的贵金属表面或附近时，拉曼信号的强度是传统拉曼的一百万倍，这种现象克服传统拉曼散射灵敏度差的缺点，这种效应在之后被称为表面增强拉曼光谱(surface
‑
enhanced Raman spectroscopy，SERS)，如何制备增强效果高的表面增强材料是人们重点关注的问题。Au、Ag纳米粒子等贵金属的胶体悬浮物经常被作为活性表面增强材料，而Ag纳米粒子
SERS增强强度大于Au纳米粒子；同时具有特殊形貌的银纳米材料表现出优异的表面增强性能，因为金属纳米结构的尖锐边缘或分支可以聚集电荷，并产生比球形纳米颗粒更大的电场。常见的银纳米球颗粒表面增强基底的边缘相对圆滑，表面增强性能不佳，不能更好的满足实际微量特征物的检测要求。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种银纳米长方形片制备方法及变压器油中丙酮检测方法。表面增强拉曼光谱(SERS)是指金属纳米结构周围被分析物的拉曼信号由于表面等离子体共振激发引起的局部电磁场增强而被放大几个数量级的现象，这种现象克服传统拉曼散射灵敏度差的缺点，其可有效解决拉曼光谱在变压器油中溶解微量丙酮的检测分析中存在的信号强度不足问题。
[0008]本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]一种银纳米长方形片制备方法，
[0010]包括以下步骤：
[0011]步骤1，合成银纳米长方形片溶胶溶液：将0.05mol/L的AgNO3溶液和浓度为10mmol/L的柠檬酸钠放于磁力搅拌器上进行搅拌，在搅拌的过程中依次加入2mmol/L的PVP以及30％的过氧化氢，搅拌十分钟；在混合溶液中加入浓度为10mmol/L硼氢化钠溶液，得到银种子溶液，在钠灯的照射下持续搅拌30分钟，制得银纳米长方形片溶胶溶液；其中，AgNO3溶液、柠檬酸钠、PVP、30％的过氧化氢和硼氢化钠溶液的体积比为2500:1000:225:3:50；
[0012]步骤2，利用步骤1所得的银纳米长方形片溶胶溶液制得长方形银纳米片；
[0013]步骤3，制备硅基银纳米长方形片：将长方形银纳米片溶解在乙醇溶液中得到将银纳米长方形片的胶体溶液，并将银纳米长方形片的胶体溶液旋涂在硅片上，并让其挥发至固体状态。
[0014]银纳米长方形片是长为1um～5um、宽1um～10um的长方形，材质为银，在硅片上的沉积厚度为1mm。
[0015]步骤1中搅拌速度为800r/min；钠灯功率为250W。
[0016]步骤2包括以下步骤：
[0017]S201，用离心机对步骤1得到的银纳米长方形片溶胶溶液进行离心分离得到沉淀，并用超纯水清洗沉淀；
[0018]S202，用离心机对用超纯水清洗沉淀后的产物再次进行离心分离，并用乙醇清洗再次离心分离得到的沉淀；
[0019]S203，重复S201和S202三次，得到长方形银纳米片。
[0020]乙醇溶液的浓度为95％
‑
99.5％。
[0021]一种变压器油中丙酮检测方法，此方法以银纳米长方形片作为表面增强材料基底，包括以下步骤：
[0022](1)配置变压器油中溶解不同浓度丙酮的梯度溶液；
[0023](2)将所述梯度溶液分别装入石英比色皿中，将所述银纳米长方形片表面增强材料浸入溶液中，并避光保存；
[0024](3)采集梯度溶液的表面增强拉曼光谱图，并对表面增强拉曼光谱图进行预处理；
[0025](4)定量检测：计算丙酮特征峰及变压器油内标峰面积，并计算丙酮相对拉曼强度，最小二乘法得到变压器油中丙酮浓度的定量校正曲线通过此定量校正曲线计算变压器油中溶解的丙酮的含量。
[0026]采集梯度溶液的表面增强拉曼光谱图包括采用560nm波长激光、激光功率为100mW、积分时间为1s、积分次数为15、狭缝宽度为100μm、选用1800/500nm型光栅，分别将激光焦点聚焦在变压器油中和银纳米长方形片表面增强基底表面上，得到梯度溶液的表面增强拉曼光谱图。
[0027]预处理包括：对测量得到的梯度溶液的表面增强拉曼光谱图数据分别进行杂峰去除、基线调整以及平滑去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银纳米长方形片制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，合成银纳米长方形片溶胶溶液：将0.05mol/L的AgNO3溶液和浓度为10mmol/L的柠檬酸钠放于磁力搅拌器上进行搅拌，在搅拌的过程中依次加入2mmol/L的PVP以及30％的过氧化氢，搅拌十分钟；在混合溶液中加入浓度为10mmol/L硼氢化钠溶液，得到银种子溶液，在钠灯的照射下持续搅拌30分钟，制得银纳米长方形片溶胶溶液；其中，AgNO3溶液、柠檬酸钠、PVP、30％的过氧化氢和硼氢化钠溶液的体积比为2500:1000:225:3:50；步骤2，利用步骤1所得的银纳米长方形片溶胶溶液制得长方形银纳米片；步骤3，制备硅基银纳米长方形片：将长方形银纳米片溶解在乙醇溶液中得到将银纳米长方形片的胶体溶液，并将银纳米长方形片的胶体溶液旋涂在硅片上，并让其挥发至固体状态。2.根据权利要求1所述的一种银纳米长方形片制备方法，其特征在于：所述银纳米长方形片是长为1um～5um、宽1um～10um的长方形，材质为银，在硅片上的沉积厚度为1mm。3.根据权利要求1所述的一种银纳米长方形片制备方法，其特征在于：步骤1中所述搅拌速度为800r/min；钠灯功率为250W。4.根据权利要求1所述的一种银纳米长方形片制备方法，其特征在于：步骤2包括以下步骤：S201，用离心机对步骤1得到的银纳米长方形片溶胶溶液进行离心分离得到沉淀，并用超纯水清洗沉淀；S202，用离心机对用超纯水清洗沉淀后的产物再次进行离心分离，并用乙醇清洗再次离心分离得到的沉淀；S203，重复S201和S202三次，得到长方形银纳米片。5.根据权利要求1所述的一种银纳米长方形片制备方法，其特征在于：步骤3所述乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫源，赵一晖，彭宇涵，尹智贤，宋睿敏，陈伟根，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：