[发明专利]一种巯基化纳米二氧化钛材料的合成方法及其在重金属检测中的应用

说明书

本发明提供一种巯基化纳米二氧化钛材料的合成方法，包括以下步骤：(1)取一定量的纳米TiO₂加入适量无水乙醇和超纯水中，超声震荡至少20min，混合均匀；(2)加入0.5mL的3‑丙基巯基三氧基硅烷[(OCH₃)₃Si(CH₂)₃SH]；(3)在室温及气体保护下搅拌6小时，充分反应；(4)反应结束后，用无水乙醇(优级纯)和超纯水交替洗涤抽滤；(5)将上述滤渣在加热条件下真空干燥，得到MPTMS修饰的巯基化纳米TiO₂材料。

技术领域

本发明涉及一种巯基化纳米二氧化钛材料的合成方法及其在重金属检测中的应用，借助SERS信使分子实现自然水体中重金属的原位、痕量检测。

背景技术

重金属Hg、Cd、Pb的污染是一个重要环境问题。重金属污染具有多源性、隐蔽性强、毒性大、化学行为和生态效应复杂等特点，容易迁移进入水体和大气，以痕量存在，已在众多的研究中形成共识。贵州是我国低温成矿作用的中心区，污染特征表现在喀斯特地区Hg、Cd、Pb高背景值，往往表现的是复合和共生的特征，研究开发水体中痕量Hg、Cd、Pb总量的检测方法具有区域特色性。水体中痕量Hg、Cd、Pb总量分析、建立痕量原位的检测方法，是贵州喀斯特地区水体环境监测的需要。

天然水体中，痕量重金属吸附于水中各种颗粒物上，并自身水解成为颗粒态，同时，相当一部分重金属往往以各种配位化学存在于水体中，呈痕量趋势；天然水体中痕量重金属经典的检测方法，需要将样品收集，储存转移到实验室操作，经富集才能进行测定，因此，寻求一种简便、快速、灵敏度高且环境友好的天然水中痕量重金属的原位检测方法尤为迫切。

《中华人民共和国生活饮用水卫生标准》GB5749-2006对饮用水做了规定，对人体危害较大的镉、铅、铬、砷、汞要求不得超过1～50μg/L。目前传统方法如原子吸收光谱法、原子荧光光谱法和电感耦合等离子体法所需检测耗时，同时样品还需要经过特殊复杂的前处理过程以减少信号干扰。另外一种常用的方法是电化学法，但是通电时间较长。酶抑制法可用于重金属检测的酶的种类不多仍需开发。还有计算机科学和生物科学结合的新兴技术如适配体检测技术、免疫技术、比色生物传感技术等等。

拉曼光谱是一种高灵敏度的检测手段，通过表面增强作用检出限可达10-6～10-9μg/L，且可用于水溶液的检测，然而，本申请发明人在研究中发现，重金属离子本身在拉曼光谱中无信号响应，尤其是巯基化纳米TiO₂在水体痕量重金属拉曼光谱检测中的应用未见报道。

发明内容

本发明公开一种一种巯基化纳米二氧化钛材料的合成方法，包括以下步骤：

(1)取一定量的纳米TiO₂加入适量无水乙醇和超纯水中，超声震荡至少20min，混合均匀；

(2)加入0.5mL的3-丙基巯基三氧基硅烷[(OCH₃)₃Si(CH₂)₃SH]；

(3)在室温及气体保护下搅拌6小时，充分反应；

(4)反应结束后，用无水乙醇(优级纯)和超纯水交替洗涤抽滤；

(5)将上述滤渣在加热条件下真空干燥，得到MPTMS修饰的巯基化纳米TiO₂材料。

进一步地，所述步骤(1)中，选取尺寸为10-100nm的TiO₂，优选锐钛矿。

进一步地，所述步骤(1)中纳米TiO₂，与无水乙醇和超纯水的配比为1.5～15:0.85～8.5:0.15～1.5，优选1.5:0.85:0.15。

进一步地，所述步骤(3)中，使用气体保护可用氮气、氩气，优选氩气。