一种基于高效荧光-SERS传感平台的含硫气体快速检测方法技术

本发明专利技术具体涉及一种基于高效荧光

【技术实现步骤摘要】
一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法


[0001]本专利技术具体涉及一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，属于食品安全检测


技术介绍

[0002]H2S和SO2是常见的空气污染物，通过化学工业、石油工业、天然气等领域广泛分布在环境中。H2S具有强烈的刺激性气味，可损害人体神经系统，对人体粘膜也有较强的刺激作用。SO2以SO
32
‑
和HSO3‑
两种形式溶解在水中。其衍生物很容易被氧化形成硫酸盐，是酸雨的主要成分。此外，过度吸入SO2与一些呼吸系统、神经系统和心血管疾病以及肺癌有关。因此，监测H2S和SO2的浓度并对其进行防护，对于维护人类健康至关重要。传统的检测方法有滴定法、物理化学吸附、电化学方法和色谱法等，这些仪器设备昂贵、检测成本高、步骤繁琐，不能满足含硫气体的快速检测要求。本专利技术提出了一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，克服传统方法的不足，提高食品中H2S和SO2检测的速度和灵敏度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有检测技术中存在的技术缺陷，如：检测成本高、检测时间长、检测步骤繁琐等，本专利技术提供了一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，提出了一种种子生长策略，用于制备核壳型MOF
‑5‑
NH2功能化的金银核壳纳米颗粒(Au@Ag NPs)。该策略是通过先制备Au@Ag NPs核，然后将其用聚乙烯醇修饰使得MOF
‑5‑
NH2壳能够稳定生长。通过MOF材料的高比表面积和多孔性可以将H2S气体富集到Au@Ag NPs核，H2S与Au@Ag NPs核反应能够通过SERS监测。同时MOF
‑5‑
NH2壳也能够将SO2气体富集到表面与氨基结合，通过荧光光谱或者紫外灯能够肉眼检测。
[0004]具体的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一，金银核壳纳米颗粒(Au@Ag NPs)制备：通过种子介导的两步生长法制备Au@Ag NPs，将四氯金酸(HAuCl4·
4H2O)溶液加热至沸腾，然后快速加入柠檬酸钠(C6H5Na3O7)溶液继续反应，接着滴加硝酸银(AgNO3)溶液，至反应液为橘黄色，然后自然冷却至室温，得到Au@Ag NPs；
[0006]步骤二，Au@Ag NPs表面修饰：将聚乙烯醇(PVP)溶液加入到Au@Ag NPs溶液中，磁力搅拌下进行PVP修饰；
[0007]步骤三，Au@Ag NPs功能化修饰：将硝酸锌六水合物(Zn(NO3)2·
6H2O)分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，加入PVP修饰的Au@Ag NPs，混合均匀，再将2
‑
氨基
‑
对苯二甲酸加入到DMF溶液中。然后将三乙胺溶液缓慢加入上述溶液中，形成白色沉淀后继续搅拌。再用二氯甲烷(DCM)洗涤，过滤后将样品放入真空干燥箱中干燥，最后将浅黄色粉末样品收集备用，得到MOF
‑5‑
NH2功能化的Au@Ag NPs；
[0008]步骤四，检测体系的构建：将MOF
‑5‑
NH2功能化的Au@Ag NPs用乙醇溶解，同时制备
3份样品溶液，第一份滴加4
‑
巯基苯硼酸(4
‑
MPBA)，充分混合后在拉曼仪器下采集SERS光谱，之后滴加硫化钠(Na2S)溶液充分混合后再次采集SERS光谱。第二份先用紫外灯照射，并采集荧光光谱，之后滴加亚硫酸钠(Na2SO3)溶液，再次用紫外灯照射并采集荧光光谱。第三份同时滴加Na2S和Na2SO3溶液，先采集SERS光谱，再采集荧光光谱。
[0009]进一步，所述Au@Ag NPs可以通过氧化还原反应和H2S气体作用，使SERS信号变化。
[0010]进一步，所述MOF
‑5‑
NH2可以与SO2气体形成稳定的1:1络合物，导致电荷转移，从而产生荧光开启或关闭效应。
[0011]进一步，所述MOF
‑5‑
NH2具有多孔结构和强大的吸附能力，H2S和SO2气体可以被MOF
‑5‑
NH2功能化的Au@Ag NPs吸附，从而增强了复合材料和分析物的相互作用。
[0012]进一步，所述步骤一中，所述HAuCl4·
4H2O溶液浓度范围为0.1
‑
2mM，C6H5Na3O7溶液浓度范围为0.1
‑
10wt％，反应时间为10
‑
60min，加入AgNO3溶液浓度范围为1
‑
3mM。
[0013]进一步，步骤二中，所述PVP体积范围为1
‑
5mL，Au@Ag NPs浓度范围为0.1
‑
1nM，搅拌时间范围为1
‑
12h。
[0014]进一步，步骤三中，所述Zn(NO3)2·
6H2O浓度范围为0.001
‑
0.005mol，DMF体积范围内为10
‑
50mL，加入2
‑
氨基
‑
对苯二甲酸浓度范围为0.001
‑
0.005mol，三乙胺浓度范围为0.005
‑
0.01mol，搅拌时间范围为0.5
‑
3h，干燥时间范围为1
‑
3h。
[0015]进一步，步骤四中，所述MOF
‑5‑
NH2功能化的Au@Ag NPs体积范围为5
‑
20μL，4
‑
MPBA溶液浓度为0.01M。
[0016]与现有检测技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0017]1.本专利技术公开一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，提出了一种种子生长策略，用于制备核壳型MOF
‑5‑
NH2功能化的金银核壳纳米颗粒(Au@Ag NPs)。该策略是通过先制备Au@Ag NPs核，然后将其用聚乙烯醇修饰使得MOF
‑5‑
NH2壳能够稳定生长。通过MOF材料的高比表面积和多孔性可以将H2S气体富集到Au@Ag NPs核，H2S与Au@Ag NPs核反应能够通过SERS监测。同时MOF
‑5‑
NH2壳也能够将SO2气体富集到表面与氨基结合，通过荧光光谱或者紫外灯能够肉眼检测。
[0018]2.本专利技术构建的荧光
‑
SERS传感检测体系，具体设计的Au@Ag NPs可以通过氧化还原反应和H2S气体作用，使SERS信号变化。
[0019]3.本专利技术构建的荧光
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高效荧光
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SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，金银核壳纳米颗粒(Au@Ag NPs)制备：通过种子介导的两步生长法制备Au@Ag NPs，将四氯金酸(HAuCl4·
4H2O)溶液加热至沸腾，然后快速加入柠檬酸钠(C6H5Na3O7)溶液继续反应，接着滴加硝酸银(AgNO3)溶液，至反应液为橘黄色，然后自然冷却至室温，得到Au@Ag NPs；步骤二，Au@Ag NPs表面修饰：将聚乙烯醇(PVP)溶液加入到Au@Ag NPs溶液中，磁力搅拌下进行PVP修饰；步骤三，Au@Ag NPs功能化修饰：将硝酸锌六水合物(Zn(NO3)2·
6H2O)分散在N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，加入PVP修饰的Au@Ag NPs，混合均匀，再将2
‑
氨基
‑
对苯二甲酸加入到DMF溶液中。然后将三乙胺溶液缓慢加入上述溶液中，形成白色沉淀后继续搅拌。再用二氯甲烷(DCM)洗涤，过滤后将样品放入真空干燥箱中干燥，最后将浅黄色粉末样品收集备用，得到MOF
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NH2功能化的Au@Ag NPs；步骤四，检测体系的构建：将MOF
‑5‑
NH2功能化的Au@Ag NPs用乙醇溶解，同时制备3份样品溶液，第一份滴加4
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巯基苯硼酸(4
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MPBA)，充分混合后在拉曼仪器下采集SERS光谱，之后滴加硫化钠(Na2S)溶液充分混合后再次采集SERS光谱，第二份先用紫外灯照射，并采集荧光光谱，之后滴加亚硫酸钠(Na2SO3)溶液，再次用紫外灯照射并采集荧光光谱，第三份同时滴加Na2S和Na2SO3溶液，先采集SERS光谱，再采集荧光光谱。2.根据权利要求1所述的一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，其特征在于，Au@Ag NPs通过氧化还原反应和H2S气体作用，使SERS信号变化。3.根据权利要求1所述的一种基于高效荧光
‑
SERS传感平台的含硫气体快速检测方法，其特征在于，MOF
‑5‑
NH2可以与SO2气体形成稳定的1:1络合物，导致电荷转移，从而产生荧光开启或关闭效应。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱阿芳，陈全胜，王震，李欢欢，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：