[发明专利]一种表面增强拉曼散射活性纳米光纤及其检测水中亚硝酸盐含量的方法

说明书

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种表面增强拉曼散射活性纳米光纤(SERS)及其检测水中亚硝酸盐含量的方法，所述方法包括以下步骤：(1)空心光纤的SERS活性修饰；(2)基于分子内共价组装的拉曼探针分子设计(3)空心光纤分别注入不同浓度NO₂^‑的衍生物中；(4)采用背向接受的方式接受拉曼信号，并对所得拉曼光谱进行图谱解析，以获得偶氮染料的拉曼光谱特征峰位置和拉曼峰的强度；(5)利用偏最小二乘回归法对获得的偶氮染料的拉曼光谱信息进行定量分析，间接检测NO₂^‑的浓度。本发明提供的水产养殖水体亚硝酸盐的检测方法的样品制备简单，检测速度快，实现了水产养殖水体亚硝酸盐的定量检测。

技术领域

本发明涉及分析化学领域，具体地说，涉及一种基于表面增强拉曼散射活性纳米光纤及其检测水中亚硝酸盐含量的方法。

背景技术

亚硝酸盐的含量是判断水体污染程度的重要标志。亚硝酸盐是水体中氮的一种存在形态，是蛋白质合成必不可少的来源。由于水产养殖水体中鱼饵和排泄物的存在，亚硝酸盐的含量会变化特别大，过量的亚硝酸盐也会引起水体的营养化，破坏水体生态平衡，还会对养殖水体对象直接产生毒性，影响其生长、发育，甚至造成大批死亡，严重影响水产养殖业产量，对人体也有不同程度的危害，并造成严重的经济损失。因此亚硝酸盐指标是水产养殖水体环境监测中必要的检测项目。我国人口众多，并且是世界上水产养殖大国，随着我国水产养殖集约化、自动化、标准化的快速发展，对水产养殖水体亚硝酸盐浓度进行在线检测，进而防范水体恶化、病害风险，确保水产品安全迫在眉睫。

传统的水产养殖水体亚硝酸盐的检测方法主要有滴定法、分光光度法、离子选择电极法等。在实际工作中，滴定法与分光光度法等多数方法易受水产养殖水体其他离子和悬浮物的的干扰，不适合用于连续监测水样，需要进行预处理，还需要用到有毒的化学药剂等；离子选择电极法，其电极易受污染，需频繁更换，并且抗干扰性差。综上所述，这些方法存在样品预处理困难、过程繁琐、检测时间长、不便于现场检测等不足，因此寻找一种快速、有效的水产养殖水体亚硝酸盐在线检测方法一直是一个世界难题，研究一种新型的水产养殖水体亚硝酸盐的检测方法具有重要的现实意义。

液芯光纤作为一种新型的光传输元件，没有固定的纤芯结构，用于拉曼检测时，只需要待测溶液，即为液芯光纤。原理是当液体折射率大于光纤折射率时，激发光射入液芯光纤后能在光纤内够形成全反射，使得激发光通过液体的有效光程远大于光纤的几何长度，所以与普通光纤相比，对拉曼光谱有增强作用。表面增强拉曼光谱已经被证明是一种非常强有力的痕量检测物质工具，其拉曼光谱强度可提高10³～10⁶倍。分子探针是指一类可以对某个化学信息给出特异性响应信号的功能分子，传感思路是其核心设计思想。共价组装类反应型分子探针的核心特点是待测底物能引发两个分子片段之间的反应,进而在检测体系原位组装出染料的推拉电子共轭链,并产生一个高灵敏的信号，从而可以间接的检测NO₂^-。将液芯光纤技术和表面增强拉曼光谱联合，可大幅提高拉曼光谱强度，因此可以作为检测水产养殖水体低浓度亚硝酸盐一种快速、有效的工具。

发明内容

为了实现本发明目的，本发明首先提供一种表面增强拉曼散射活性纳米光纤(SERS)，由包括如下步骤的方法制备得到：将空心光纤的表面进行羟基化处理，然后置于邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液中，使其表面修饰有正电荷；再置于胶体金溶液中，形成表面增强拉曼散射活性修饰层。

其中，所选空心光纤的材料为无定型含氟树脂(Teflon-AF)、石英或玻璃光纤；

优选的，选择折射率低、透气性强、导热性弱的Teflon-AF材料，更优选Teflon-AF2400型号，其折射率为1.29。