表面增强(SERS)拉曼光谱技术对环境中痕量多环芳烃的检测应用研究
分类:科研在线 发布时间:2019-11-06 11:04:41
制备了一种粒径约为50nm且稳定性高、表面相对干净的银纳米粒子。以其作为SERS基底,有效实现了16种PAHs的快速检测,其检测灵敏度在0.1 ̄100Hg/L之间。


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1928年,印度物理学家C.V.Raman就在研究苯的光散射时,先观察到散射光频率发生改变的这现象。并因此获得了,1930年诺贝尔物理学奖。我国属于发展中国家,随着经济的迅猛发展,目前对于环境保护问题也越来越重视,近几年发布的《中国海洋环境状况公报》显示,我国部分近岸海域污染严重,其中主要污染物中就包含多环芳烃。因此,减少PAHs对环境的污染以及对海水中PAHs的检测已成为当今的研究热点。

  制备了一种粒径约为50nm且稳定性高、表面相对干净的银纳米粒子。以其作为SERS基底,有效实现了16种PAHs的快速检测,其检测灵敏度在0.1-100Hg/L之间。

  SERS克服了拉曼光谱灵敏度低的缺点,可以获得常规拉曼光谱所不易得到的结构信息,在痕量物质的检测方面有着很大的优势。目前SERS技术作为一种4独立的检测手段已经引起了许多科学工作者的广泛重视,被应用于分析科学、生物科学、表面科学、食品安全和环境科学等领域。

  为了验证SERS方法对16种PAHs检测的可行性和普适性,本节利用上述的优化条件对常见的16种PAHs进行了SERS检测。结果如图2-5所示,分别展示了300?1800cm-1区间内16种多环芳烃的SERS图谱及其浓度依赖性。表2-1中总结了每一种PAHs的特征拉曼位移位置与其所对应的振动模式^-^。根据图2-5和表2-1,我们注意到,特征拉曼谱峰对应的分子振动模式主要来自于PAHs的多环结构相关的面内振动模式,说明PAHs主要以近乎垂直的方式吸附于AgNPs表面。此外,除了苊(Ace)仅有一个位于877cm-1的SERS特征峰,其余每一种多环芳烃都有一系列特征谱峰,峰型尖锐且相互间都有一定的错开,说明可以根据SERS谱图对这16种PAHs进行准确的定性分析,与前人的工作相比,此方法具有一定的普适性,不局限于某些特定的PAHs分子,更适用于对常见PAHs的检测。

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16项多环芳烃检测部分拉曼谱图对比,效果优异

  16种PAHs的最低检出浓度,最低检出浓度范围在0.1~100pg/L之间。不同PAHs的最低检出浓度有比较显著的差异性,对于2?4环的最低检出浓度在1~100pg/L之间,5~6环则在0.1~1pg/L间波动。PAHs的最低检出浓度随苯环数量的变化关系如图2-6所示,高环数PAHs的最低检出浓度明显低于低环数的原因可能有二:(丨)苯环数增加,PAHs的电子云与r间作用加强而增强共吸附效应,从而同样浓度下,其表面覆盖度高;(2)高环数PAHs具有更大的拉曼散射截面,因而具有更好的拉曼信号。

  我们用简单快速的合成方法制备了性能优良和增强效果好的AgNPs,并且在PAHs的检测中的应用做了初步探索,该方法普适性好、检出限低。为接下来的拉曼和前处理联用技术提供了一种稳定的SERS基底。

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