复合三唑类化合物的SERS基底及其检测金属离子的用途制造技术

本发明专利技术提供一种复合三唑类化合物的SERS基底及其检测金属离子的用途。所述复合三唑类化合物的基底包括：SERS基底材料，包括泡沫金属材料和具有SERS活性的纳米粒子，所述纳米粒子负载于泡沫金属材料上；以及，与所述SERS基底材料复合的三唑类化合物。该SERS基底对Cu

【技术实现步骤摘要】
复合三唑类化合物的SERS基底及其检测金属离子的用途


[0001]本专利技术属于重金属检测
，具体涉及一种复合三唑类化合物SERS基底及其制备方法和用途、一种用于检测金属离子的试剂盒、一种金属离子痕量检测方法、一种金属离子定性检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，与过渡金属污染相关的环境安全与医疗健康领域问题日益严重。在多种金属元素中，Pb，Hg，Cd等剧毒致癌金属对人体危害巨大，Cr，Cu，Ni，Ba，Mn，Co几种人体微量元素在人体内含量过多也会影响健康。其中，铜离子在不同的生物过程中对电子转移反应至关重要，但在某些情况下，它可能积累并引发ROS生成的反应，诱发生物大分子的氧化损伤，铜离子本身可能与各种蛋白质的硫醇(
‑
SH)基团结合，扰乱其功能，从而进一步威胁到细胞的平衡。因此，开发具有高灵敏度、可重复性和稳定性的铜离子含量的实时检测技术，对于环境监测和医疗卫生领域具有重要的意义。
[0003]表面增强拉曼光谱(SERS)是一种纳米材料表面吸附的分子的拉曼信号增强的现象，相比于传统的拉曼光谱，SERS技术能够极大的提高拉曼信号强度，是一种快速无损的实时分析检测手段。SERS技术在金属离子检测中也具有一定的应用，但是通常检测限较高，只能适用较高浓度的金属离子检测，而无法实现对痕量金属离子的检测。
[0004]含氮杂环类分子如咪唑类分子、三唑类分子等由于具有可以的配位N原子，可以作为多齿配体与金属离子发生配位反应，制备聚合配位化合物。其中三唑及其衍生物已被广泛地应用于铜及其合金的缓蚀剂。如，苯并三唑(BTA)类化合物在金属表面吸附后形成了表层薄膜，产生了Cu(I)
‑
BTA配合物膜，可以很好地抑制铜的腐蚀。
[0005]基于含氮杂环类分子对金属离子存在的上述配位作用，我们期望能够以此构建一种基于表面增强拉曼光谱的金属离子检测方法，实现对金属离子的高灵敏度检测，进而开发一种金属离子的痕量检测方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述全部或部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种复合三唑类化合物的SERS基底，包括：SERS基底材料，包括泡沫金属材料和具有SERS活性的纳米粒子，所述纳米粒子负载于泡沫金属材料上；以及，与所述SERS基底材料复合的三唑类化合物。
[0008]在部分实施例中，所述纳米粒子的粒径为30～100nm，优选为30～50nm。在该粒径范围内，能够获得良好的SERS增强活性。
[0009]在部分实施例中，所述泡沫金属和纳米粒子的质量比为100∶(1～3)。在该质量比范围内，有利于获得较高检测灵敏度的SERS基底。
[0010]在部分实施例中，所述三唑类化合物包括1，2，3
‑
三唑
‑
5甲酸及其衍生物、1，2，3
‑
三唑
‑
5硫醇及其衍生物、1，2，4
‑
三唑
‑
5甲酸及其衍生物、1，2，4
‑
三唑
‑
5硫醇其衍生物、二羧
基咪唑及其衍生物和巯基咪唑及其衍生物中至少一种。
[0011]在部分优选实施例中，所述三唑类化合物包括苯并三唑
‑5‑
甲酸。相比于其他能够与金属离子配位的化合物，苯并三唑
‑5‑
甲酸分子上存在2
‑
3个N原子，不同浓度的金属离子配位数量不同，引起不同的拉曼谱峰位移，由此可以超灵敏的检测痕量的金属离子。
[0012]在部分实施例中，所述泡沫金属材料包括Ni、Cu、Zn和Ti中的至少一种。
[0013]在部分实施例中，所述纳米粒子包括含Au纳米粒子、含Ag纳米粒子和Au/Ag复合纳米粒子中的至少一种。
[0014]在部分实施例中，所述纳米粒子的粒径为30～50nm。在该粒径范围内，能够进一步获得良好的SERS增强活性。
[0015]在其中一个优选实施例中，所述泡沫金属为泡沫镍，所述纳米粒子为Ag纳米粒子，泡沫镍与Ag纳米粒子的质量比为100∶(1～3)。
[0016]本专利技术的目的之二在于提供一种复合三唑类化合物的SERS基底的制备方法，包括：
[0017]将泡沫金属材料与含银前驱体和/或含金前驱体进行反应，使含银前驱体和/或含金前驱体形成纳米粒子并负载于所述泡沫金属材料表面，得到初始SERS基底；
[0018]将所述初始SERS基底浸润于三唑类化合物溶液中2～4h，所述溶液中包括1
×
10
‑5～5
×
10
‑5M的三唑类化合物，浸润完成后，取出进行清洗，得到复合三唑类化合物的SERS基底。
[0019]在部分实施例中，所述含银前驱体包括硝酸银。
[0020]在部分实施例中，所述含金前驱体包括氯金酸。
[0021]在部分实施例中，将所述泡沫金属材料与0.01～0.2M的含银前驱体和/或含金前驱体混合形成混合反应体系以进行所述反应，反应时间为30～90min。优选的，将质量为0.005～0.02g的所述泡沫金属材料(例如裁成0.6cm
×
0.6cm的尺寸)与0.01～0.2M的含银前驱体和/或含金前驱体溶液(前驱体溶液例如为1
‑
5ml)混合形成混合反应体系进行所述反应。例如在室温下进行反应。在该反应溶液的浓度范围与反应时间范围内，能够获得较佳的SERS增强活性。
[0022]在部分实施例中，对所述泡沫金属材料进行预处理之后，再将所述泡沫金属材料与含银前驱体和/或含金前驱体进行反应，所述预处理包括将所述泡沫金属材料浸泡于氨水中以去除所述泡沫金属材料表面的氧化物。
[0023]本专利技术的目的之三在于提供上述技术方案中所述的复合三唑类化合物的SERS基底在检测金属离子中的用途，所述金属离子包括Cu
2+
、Cd
2+
和Co
2+
中的至少一种。
[0024]本专利技术的目的之四在于提供一种用于检测金属离子的试剂盒，所述试剂盒包含上述技术方案中所述的复合三唑类化合物的SERS基底。
[0025]本专利技术的目的之五在于提供一种金属离子痕量检测方法，包括：
[0026]获得上述技术方案中的SERS基底的标准SERS谱图；
[0027]将所述SERS基底置于待测液中，所述待测液中含有Cu
2+
、Cd
2+
或Co
2+
金属离子，使所述SERS基底上的三唑类化合物和所述待测液中的金属离子进行反应，反应完成后进行清洗，然后进行拉曼检测，获得目标SERS谱图；
[0028]将所述目标SERS谱图和标准SERS谱图中的特征峰峰位进行对比，获得特征峰位置
的相对位移量，根据所述相对位移量确定所述待测液中的金属离子浓度。
[0029]在部分实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合三唑类化合物的SERS基底，其特征在于，包括：SERS基底材料，包括泡沫金属材料和具有SERS活性的纳米粒子，所述纳米粒子负载于泡沫金属材料上；以及，与所述SERS基底材料复合的三唑类化合物。2.根据权利要求1所述的SERS基底，其特征在于：所述纳米粒子的粒径为30～100nm，优选为30～50nm；和/或，所述泡沫金属和纳米粒子的质量比为100∶(1～3)；和/或，所述三唑类化合物包括1，2，3
‑
三唑
‑
5甲酸及其衍生物、1，2，3
‑
三唑
‑
5硫醇及其衍生物、1,2,4
‑
三唑
‑
5甲酸及其衍生物、1,2,4
‑
三唑
‑
5硫醇其衍生物、二羧基咪唑及其衍生物和巯基咪唑及其衍生物中至少一种；和/或，所述三唑类化合物包括苯并三唑
‑5‑
甲酸；和/或，所述泡沫金属材料包括Ni、Cu、Zn和Ti中的至少一种；和/或，所述纳米粒子包括含Au纳米粒子、含Ag纳米粒子和Au/Ag复合纳米粒子中的至少一种。3.一种复合三唑类化合物的SERS基底的制备方法，其特征在于，包括：将泡沫金属材料与含银前驱体和/或含金前驱体进行反应，使含银前驱体和/或含金前驱体形成纳米粒子并负载于所述泡沫金属材料表面，得到初始SERS基底；将所述初始SERS基底浸润于三唑类化合物溶液中2～4h，所述溶液中包括1
×
10
‑5～5
×
10
‑5M的三唑类化合物，浸润完成后，取出进行清洗，得到复合三唑类化合物的SERS基底。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述含银前驱体包括硝酸银；和/或，所述含金前驱体包括氯金酸；和/或，将所述泡沫金属材料与0.01～0.2M的含银前驱体和/或含金前驱体混合形成混合反应体系以进行所述反应，反应时间为30～90min；和/或，对所述泡沫金属材料进行预处理之后，再将所述泡沫金属材料与含银前驱体和/或含金前驱体进行反应，所述预处理包括将所述泡沫金属材料浸泡于氨水中以去除所述泡沫金属材料表面的氧化物。5.权利要求1或2所述的复合三唑类化合物的SERS基底在检测金属离子中的用途，所述金属离子包括Cu
2+
、Cd
2+
和Co
2+
中的至少一种。6.一种用于检测金属离子的试剂盒，其特征在于：包含权利要求1或2所述的复合三唑类化合物的SERS基底。7.一种金属离子痕量检测方法，其特征在于，包括：获得权利要求1或2中的SERS基底的标准SERS谱图；将所述SERS基底置于待测液中，所述待测液中含有Cu
2+
、Cd
2+
或Co

【专利技术属性】
技术研发人员：林海丹，宋薇，宋程程，穆铭，郭家昌，杨代勇，孙东雪，陈捷元，李嘉帅，刘丹，
申请(专利权)人：吉林省电力科学研究院有限公司吉林大学，
类型：发明
国别省市：