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环境污染物快速分析的表面增强拉曼光谱技术|ag体育app

发布时间:2020-08-31 07:51:02来源:ag体育app编辑:ag体育app阅读: 当前位置:首页 > 历史真相 > 手机阅读

ag体育app|章节随着社会与经济的发展,环境污染更加沦为受困绕着人类身体健康和制约社会之后发展的不利问题,多环芳烃类污染物,在环境中具备长年稳定性、可迁移性以及生物富含性,能阻碍生物内分泌系统,损毁生物的神经系统,潜在的致癌作用[1-3]。表面强化纳曼光谱(SurfaceenhancedRamanspectroscopy,SERS)作为一种强有力的原位分析技术,不仅可以像纳曼光谱一样需要获取分子结构的特征光谱,而且还可以很大地强化被测分子的拉曼信号,一般来说可以强化6个数量级以上,有时甚至可以超过14个数量级,从而超过单分子检测。

文献研究指出表面强化纳曼光谱几乎可以构建对特定环境污染物的高灵敏度定性和定量检测。过去受限于拉曼光谱仪的发展,表面强化纳曼光谱基本上不能作为一种实验室技术。随着激光器技术、光纤技术以及CCD检测技术的发展,拉曼光谱仪可以集沦为一个小型、较慢、简单的检测设备,进而使拉曼光谱仪应用于多环芳烃较慢分析领域沦为有可能[4-11]。

本论文使用拉曼光谱法检测有所不同基底制取工艺对芴的强化效应,为表面强化纳曼光谱技术应用于环境污染物获取一定的理论与试验基础。SERS强化效应机理为搞清楚SERS的强化机理,人们展开了大量的研究工作,在SERS机制的研究中明确提出了很多的机理,其中电磁场强化(Electromagneticenhancement)和化学强化(Chemicalenhancement)是目前广泛尊重的SERS强化机理[4]。

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EM模型主要影响因子还包括:表面等离子体共振(SurfacePlasmaResonance,SPR),避雷针效应(LightningRodEfiect)和镜像场效应(ImageFieldEfiec)。表面等离子体共振(SPR)机理被指出是电磁场强化的最主要来源,对该机理的理论和实际研究较为多。该机理指出,当坚硬的贵金属基底表面受到激光太阳光时,贵金属表面的等离子体被唤起到较高的能级并与光波的电场耦合,产生SPR,使金属表面的局域光电场很大的强化。由于拉曼衍射信号的强度和分子所处光电场强度的平方成正比,因此拉曼衍射效应也很大强化。

SERS拉曼光谱在环境领域研究现状列为美国EPag体育appA优先掌控污染物名单中的16中多环芳烃(PAHs):萘(Nap)、苊系由(AcPy)、苊(Acp)、芴(Flu)、菲(PA)、蒽(Ant)、荧蒽(Fl)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、米粉二萘(CHR)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)、二苯并[a,h]芘(BghiP)以及茚苯(1,2,3-cd)芘(IcdP)具备很强的生物累积性、持久性,已证实对人类有致癌性。美国、欧盟、日本、中国等国家和地区一并PAHs划入常规水体系环境监测。PAHs的常规定性分析方法有高效液相色谱法、气相色谱-质谱法和荧光光谱法,上述检测方法都较为成熟期,能超过ug/L-ng/L。

由于自然环境中PAHs的含量较低,约将近仪器的检出限,因而必须萃取、净化、富含等前处理过程。导致常规定性分析方法检测周期长、成本高,还有可能产生二次污染,现场适用性劣。拉曼分析一般来说所谓破坏性的,不拒绝试样做到预处理,与试样也无物理认识,检测对象不受限制,灵敏度低,超过ng/L。本节总结了近年来贵金属纳米粒子作为SERS基底对于PAHs检测领域的最新进展[18]。

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PAHs往往必须利用其他标记手段对SERS基底展开标记,标记基底方法大体分成5类:烷烃标记的SERS基底;腐殖酸标记的SERS基底;杯芳烃标记的SERS基底;紫晶二阳子标记的SERS基底以及硫基代替环糊精标记的SERS基底。无论是那种SERS基底的标记方法大体都使用一个思路,即利用PAHs分子与SERS基底表面标记分子间的相互作用使其附近标记的SERS基底表面,进而抵达基地表面的强化区域,从而已完成对其SERS检测。Aroca课题组使用腐植酸作为还原剂,原位制取了腐植酸平稳的Au纳米粒子,他们找到这些Au纳米颗粒的SERS背景光谱具备相当大的空白区段,可以构建10-5mol浓度的苯硫酚、l-萘胺和吡啶的原位检测。由于土壤和水域中的大部分有机芳香族化合物都集中于在腐植酸部分,这种方法指出SERS技术可以必要用作这些环境中污染物的原位检测。

谢云飞等将硫基代替的环糊精标记在银纳米粒子上作为基底,通过SERS对蒽、芘展开检测,找到分子芘需要当作“分子桥”起到,相连两个银纳米粒子,芘能获得更佳的SERS信号。另外,将硫基代替的环糊精标记在金纳米粒子上作为基底,通过SERS对(蒽、芘、苯并菲等)展开定量和定性检测,应用于此种方法能检测到分子低于浓度的顺序由大到小:芘、蒽、苯并菲、暗苯。H.D.Kronfeldt等通过热还原成将25,27-二硫基乙酸-26,28二羟基-4-叔丁基杯芳烃(DMCX)装配到银溶胶上作为基底,利用DMCX标记的银纳米粒子表面有挤满和稀释PAHs的起到,对人工海水中芘和萘展开SERS检测,检出限分别为3*10-10和3*10-9mol/L。

Harris研究组利用C18的代替物标记了金属基底,并研究了C18在金属基地上的导电倾向,然后对几种多环芳烃展开了SERS检测,其中分子芘的检测缩平均10-8mol/L,萘和菲的检测限大10-7mol/L。由于葵硫醇自装配膜对PAHs具备富含起到,Haynes研究组利用葵硫醇在银膜表面自装配SERS传感器,并利用该传感线对蒽和芘分子展开检测,检测缩分别超过3*10-10和7*10-10mol/L[18]。实验设备Findervista显微镜共计温拉曼光谱仪系统实验设备:北京卓立汉光仪器有限公司自律研发设计的“FinderVista”显微镜共计探讨拉曼光谱仪系统,配有高性能CCD背散射探测器;激光器波长为785nm,强度15mw;600g/mm光栅狭缝宽度为100um,分数时间为2。样品:环境污染物-芴,浓度50mMol/L。

实验分析每一种振动产生的拉曼峰不仅不受原子间距离、空间配备、费米共振、诱导效应、内歧义效应、附近基团场效应,还不受物质的物理状态、介质性质和氢键的影响。SERS检测环境污染物-芴的纳曼光谱图如图1右图,使用有所不同工艺、稳定剂有有所不同的强化效应[11-20]。图1有所不同基底标记方法的芴的纳曼光谱芴的纳曼光谱仅有振动形式主要归属于为苯环变形(ringdef)、碳碳前端(CCStr)、碳氢摆动(CHw)、碳氢前端(CHStr)以及各种形式的耦合。在1000-1700cm-1(基团频率区)的振动归属于为碳碳前端(CCStr)、碳氢摆动(CHw)及其耦合振动(CCStr-CHw)。

碳碳前端主要集中于在1600-1650cm-1区域且强度较强。200-1000cm-1频区特征峰强度比较较强,主要由环变形振动产生;3000-3200cm-1频区的纳曼光谱较强,由碳氢前端振动产生。产于在这些五品获得芴不受化学环境影响较小,一般可根据改频区确认特征基团,并根据基团频率定性确认PAHs[11-20]。

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