[发明专利]基于表面拉曼增强的As(III)检测方法

说明书

本发明属于环境重金属离子快速检测领域，特别涉及基于表面拉曼增强的As(III)的快速原位检测。该方法基于纳米粒子的表面拉曼增强作用，主要包括以下步骤：(1)纳米粒子合成(2)测试溶液准备(3)拉曼测试和图谱分析。在团聚剂的存在下，纳米粒子会有团聚作用，形成信号增强区域。当As(III)存在时，团聚剂的阴离子会诱导As(III)吸附在信号增强区域，从而放大了As(III)的拉曼信号，从而实现对待检液的定性检测。本发明同现有技术相比，具有良好的快检和As(III)解析能力，无需复杂设备，操作简单。

技术领域

本发明属于环境分析技术领域，特别涉及基于表面拉曼增强的As(III)检测方法的开发和应用。

背景技术

重金属污染是当前很严重的环境问题。在环境污染治理过程，对污染物的解析是很重要的内容。砷的毒性非常强，环境中砷含量超标，会造成严重的环境污染。砷污染物又可以通过食物链、空气和水进入人体，影响人的正常代谢活动，造成身体的病变。砷的主要存在形态是As(III)、As(V)和有机砷，还原环境中以As(III)形式为主，氧化环境中以As⁵⁺形式为主。砷的毒性与其形态相关，其中As(III)的毒性最大。

环境中砷的含量和形态分析是至关重要的。常用的砷检测技术有ICP-MS，ICP-AES，UV-vis和氢化物原子吸收分光光度法等。这些方法具有良好的分析能力。但是，这些方法需要复杂的前处理和操作。在前处理过程，样品中的As会发生形态变化。因此，许多方法测的是总砷的含量。由于As(III)的易氧化性，不稳定，对于As(III)的检测还是有一定困难。

分子的拉曼光谱是分子振动的结果，可以作为分子的指纹图谱。拉曼光谱作为一种散射光，光的强度很弱，限制了其应用。表面拉曼增强技术解决了拉曼信号弱的问题，为其应用开辟了方向。基于功能化银纳米粒子的表面增强拉曼法检测水体中As³⁺(齐建平等，分析仪器，2018年第2期)提到：将谷胱甘肽(GSH)和4-巯基吡啶(4-MPY)通过Ag-s化学键键合到AgNPs表面，使其发生GSH/4-MPY功能化的AgNPs团聚，增强了4-MPY的拉曼信号，间接检测了水体中As³⁺。其是间接测砷信号，通过测巯基吡啶或者谷胱甘肽与砷的作用检测砷。由于砷信号弱，巯基吡啶是拉曼信号物有很强的拉曼峰，且容易与纳米结合，综合作用会有很强的拉曼峰，巯基吡啶同样会与砷络合，这样可以通过测巯基吡啶与砷络合前后的变化来检测砷。也即其测得是巯基吡啶或者谷胱甘肽的拉曼峰的前后(增强)变化。同时，现有技术在检测过程可能会造成As(III)的氧化，且难以达到现场快速检测。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，旨在提供一种能够快速直接检测As(III)的方法，并初步将其应用于水体中As(III)分析，所要解决的技术问题利用纳米粒子对As(III)的拉曼信号增强和拉曼光谱的指纹特性实现检测As(III)的方法。

本发明在团聚剂的存在下，纳米粒子会有团聚作用，形成信号增强区域。当As(III)存在时，团聚剂的阴离子会诱导As(III)吸附在信号增强区域，从而放大了As(III)的拉曼信号，从而实现对待检液的定性检测。

本发明的一种基于表面拉曼增强的As(III)检测方法，包括步骤：(1)纳米粒子合成；(2)测试溶液准备；(3)拉曼测试和图谱分析；所述的纳米粒子为金或银纳米粒子；所述测试溶液准备是将纳米粒子与待测液混合反应，所述待测液包括团聚剂溶液以及含As(III)的样品溶液；所述团聚剂包括磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾中的至少一种。

上述所述基于表面拉曼增强的As(III)检测方法中，优选的，所述金或银纳米粒子为经盐酸羟胺修饰或者经柠檬酸修饰的金或银纳米粒子。

上述所述基于表面拉曼增强的As(III)检测方法中，优选的，所述的团聚剂优选磷酸二氢钠和磷酸氢二钠。