本發(fā)明屬于分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種檢測(cè)亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼基底材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

亞硝酸鹽廣泛存在于人類環(huán)境中，人類體內(nèi)的硝酸鹽在微生物的作用下可還原為亞硝酸鹽；在食品工業(yè)可作為肉制品的護(hù)色劑，常加到臘肉和火腿中增加其色澤，使其美觀；還可以作為防腐劑。亞硝酸鹽的顏色和味道和食鹽相似，難以分辨。高劑量的亞硝酸鹽具有很大的毒性，會(huì)影響紅細(xì)胞的運(yùn)作，導(dǎo)致缺氧死亡。在烹飪等條件下，亞硝酸鹽與氨基酸降解反應(yīng)，生成亞硝胺，具有強(qiáng)致癌性。亞硝酸鹽與我們的生活息息相關(guān)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法有液相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用、試劑盒等，這些方法，操作復(fù)雜、需要時(shí)間較長(zhǎng)且儀器較貴。中國(guó)專利申請(qǐng)(cn102519890a)通過(guò)聯(lián)苯胺或其衍生物的重氮化反應(yīng)來(lái)檢測(cè)亞硝酸根離子，該法雖然簡(jiǎn)單，但該發(fā)明具有一定的局限性。當(dāng)檢測(cè)的樣品不是分析純時(shí)，需要提純；當(dāng)條件不溫和時(shí)，需要復(fù)雜的設(shè)備，不經(jīng)濟(jì)。因此需要尋找一種簡(jiǎn)單、高效、快速、實(shí)時(shí)、經(jīng)濟(jì)的方法檢測(cè)亞硝酸鹽。

表面增強(qiáng)拉曼散射(sers)是指當(dāng)一些分子被吸附到某些粗糙金屬(au、ag、cu等)表面時(shí)，它們的拉曼散射強(qiáng)度會(huì)有極大的增強(qiáng)效果。而表面增強(qiáng)拉曼散射效果與基底的材料、表面粗糙化程度密切相關(guān)。利用表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的高效、快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，因此亞硝酸鹽的檢測(cè)可以采用表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)，而表面增強(qiáng)拉曼散射的效果與基底材料密切相關(guān)，故我們致力于發(fā)明一種檢測(cè)亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼基底材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼基底材料的制備及其應(yīng)用。本發(fā)明快速高效、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、環(huán)保無(wú)污染，得到的表面增強(qiáng)拉曼基底材料形貌均勻、拉曼活性較高且比較穩(wěn)定。

本發(fā)明技術(shù)方案具體介紹如下：

本發(fā)明提供一種檢測(cè)亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼基底材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)由晶種法制備金納米棒，再將對(duì)巰基苯胺和鹽酸加入到金納米棒溶液中反應(yīng)，得到對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料；

(2)將氯金酸和檸檬酸三鈉溶液混合后，水熱法合成金納米球溶膠；再將1-氨基-8-巰基萘加入到金納米球溶膠中反應(yīng)，得到1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球復(fù)合材料；

(3)在酸性條件下，將對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料與不同濃度的亞硝酸根混合會(huì)生成重氮鹽；

(4)取重氮鹽與1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球混合生成偶氮染料；

(5)取偶氮染料滴加在硅片上，使用便攜式拉曼光譜儀進(jìn)行拉曼信號(hào)的檢測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為785nm，積分時(shí)間為10s，采集偶氮鹽的sers光譜；根據(jù)偶氮化合物的特征峰1139±2cm^-1、1391±2cm^-1、1435±2cm^-1與亞硝酸鹽濃度的關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；

(6)使用便攜式拉曼光譜儀測(cè)試待測(cè)樣品的拉曼信號(hào)，激發(fā)波長(zhǎng)為785nm，積分時(shí)間為10s；

(7)將步驟(6)獲得的待測(cè)樣品的拉曼信號(hào)和步驟(5)獲得的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對(duì)，獲得待測(cè)樣品中的亞硝酸鹽含量。

本發(fā)明中，步驟(1)中，首先將十六烷基溴化銨水溶液與氯金酸水溶液混合均勻，加入硼氫化鈉溶液，攪拌、室溫靜置得到金種子溶液；再在十六烷基三甲基溴化銨水溶液、氯金酸水溶液、硝酸銀和鹽酸組成的生長(zhǎng)液中，加入抗壞血酸和金種子溶液，得到金納米棒，

本發(fā)明中，步驟(3)中，亞硝酸根的濃度為0,0.01,0.02,0.1和1.0mg/l。

本發(fā)明提供一種上述的制備方法得到的檢測(cè)亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼基底材料。

與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明具有的有益效果在于：

1、本發(fā)明采用偶聯(lián)反應(yīng)將金納米棒和金納米粒子連接起來(lái)，得到的偶氮染料作為探針?lè)肿?，通過(guò)偶氮染料的特征峰來(lái)判斷間接亞硝酸根的存在，成本較低、方法簡(jiǎn)便、快速、高效、實(shí)時(shí)、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

2、本發(fā)明將金納米棒和金納米球連接起來(lái)，得到一種具有較強(qiáng)表面增強(qiáng)拉曼活性、催化性能、吸附性較強(qiáng)的活性基底材料。

附圖說(shuō)明

圖1是對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒的透射電鏡圖。

圖2是1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球的透射電鏡圖。

圖3是不同濃度(0,0.01,0.02,0.1,1.0mg/l)亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼光譜。

圖4是偶氮化合物的特征峰強(qiáng)度(1139±2cm^-1、1391±2cm^-1、1435±2cm^-1)與亞硝酸鹽濃度的線性關(guān)系示意圖。

圖5是飲用水中偶氮鹽的sers光譜。

圖6是火腿腸中偶氮鹽的sers光譜。

實(shí)施例1表面增強(qiáng)拉曼基底材料的制備

(1)由晶種法制備金納米棒：

a.制備金納米種子溶液：室溫條件下(20-25℃)，配制9.75ml0.1mol/l十六烷基溴化銨水溶液，均勻攪拌至透明，滴加0.25ml0.01mol/l氯金酸水溶液，待其在溶液中均勻分散后，快速加入新鮮配制的0.01mol/l硼氫化鈉溶液(冰水浴)0.6ml，溶液由淺黃色變成棕黃色，均勻攪拌3min，室溫靜置2h后備用。

b.制備和純化金納米棒溶液：室溫條件下，配制10ml0.1mol/l的十六烷基三甲基溴化銨水溶液，再加入0.5ml0.01mol/l氯金酸水溶液，混合均勻后再加入0.1ml0.01mol/l硝酸銀，0.2mlmol/l鹽酸，充分?jǐn)嚢?，加?0μl0.1mol/l抗壞血酸，溶液由深黃色變?yōu)闊o(wú)色，加入12μl已制備好的金種子溶液，均勻攪拌3分鐘，室溫靜置6h。制備好的金納米棒溶液通過(guò)8000rpm離心5min，洗滌三次，除去多余的十六烷基溴化銨。所得金納米棒濃度為1.8nm。

(2)對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料：8mg/ml的對(duì)巰基苯胺(含5％鹽酸)加入到金納米棒溶液中，得到對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料；如圖1所示，金納米棒的直徑約為62.5nm，而且納米材料分散均一。

(3)水熱法合成金納米球

在250ml的圓底燒瓶中準(zhǔn)確加入10ml1.0mmol/l的氯金酸水溶液到，然后在圓底燒瓶中準(zhǔn)確加入10ml0.1％的檸檬酸三鈉溶液并用去離子水稀釋至50ml，在劇烈攪拌下加熱煮沸回流30min。待溶液變成深紅色停止反應(yīng)，自然冷卻后用0.45μm的微孔濾膜除去反應(yīng)液中的大顆粒和沉淀物，濾液即為金納米溶膠，粒徑為40nm，所得金納米溶膠濃度約為0.5mg/ml。

(4)1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球：將4mg/ml1-氨基-8-巰基萘加入到金納米球中，得到1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球復(fù)合材料，如圖2所示，金納米球呈均勻分散，粒徑大小約為3nm。

(5)在酸性條件下，將100μl對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料與不同濃度(0,0.01,0.02,0.1,1.0mg/l)的亞硝酸根混合會(huì)生成重氮鹽；

(6)取100μl重氮鹽與100μl1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球混合會(huì)生成偶氮染料(結(jié)構(gòu)如下式所示)；

(7)測(cè)定不同濃度的亞硝酸鹽的表面增強(qiáng)拉曼光譜，如圖3所示，隨著亞硝酸鹽濃度逐漸增加，其對(duì)應(yīng)的拉曼光譜信號(hào)也逐漸增強(qiáng)，根據(jù)偶氮化合物的特征峰(1139±2cm^-1、1391±2cm^-1、1435±2cm^-1)與亞硝酸鹽濃度的關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖4所示，各特征峰的濃度與信號(hào)強(qiáng)度的線性擬合度較好。

應(yīng)用例1檢測(cè)飲用水中的亞硝酸根含量

在該應(yīng)用中，前四步與實(shí)施例1中相同。

(1)準(zhǔn)確移取待測(cè)飲用水樣1ml，再用移液槍分別移取20μl對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料和20μl1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球于上述待測(cè)水飲用樣中。同時(shí)直接制備空白待測(cè)飲用水樣作為對(duì)照。

(2)取20μl上述加入納米材料的飲用水樣和空白飲用水樣，使用便攜式拉曼光譜儀進(jìn)行拉曼信號(hào)的檢測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為785nm，積分時(shí)間為10s，采集偶氮鹽的sers光譜。如圖5所示，從圖中可見(jiàn)，直接檢測(cè)空白飲用水樣沒(méi)有明顯的偶氮化合物拉曼信號(hào)，而加入納米材料的飲用水樣可以觀測(cè)到明顯的偶氮化合物的拉曼信號(hào)，表明該納米材料可應(yīng)用于飲用水中亞硝酸鹽的分析檢測(cè)。

應(yīng)用例2檢測(cè)火腿腸中的亞硝酸根含量

在該應(yīng)用中，前四步與實(shí)施例1中相同。

(1)將待測(cè)火腿腸切下一圓片，移液槍取20μl對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料滴加在火腿腸上，再取20μl1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球滴加在火腿腸上，用便攜式拉曼光譜儀進(jìn)行拉曼信號(hào)的檢測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為785nm，積分時(shí)間為10s，采集其sers光譜，如圖6所示，直接檢測(cè)火腿腸樣品沒(méi)有明顯的偶氮化合物拉曼信號(hào)，而加入納米材料的火腿腸樣可以觀測(cè)到明顯的偶氮化合物的拉曼信號(hào)，表明該納米材料可應(yīng)用于火腿腸中亞硝酸鹽的分析檢測(cè)。

(2)根據(jù)特征峰強(qiáng)度帶入實(shí)施例1步驟(7)中標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算火腿腸的含量如表1所示。檢測(cè)結(jié)果與離子色譜法比較，兩者之間結(jié)果偏差小于10％，結(jié)果表明本法的檢測(cè)準(zhǔn)確度較好，可替代離子色譜法應(yīng)用于火腿腸中亞硝酸鹽含量的檢測(cè)。

表1

應(yīng)用例3檢測(cè)紅燒肉中的亞硝酸根含量

在該應(yīng)用中，前四步與實(shí)施例1中相同。

(1)將待測(cè)紅燒肉切下一塊，移液槍取20μl對(duì)巰基苯胺修飾的金納米棒材料滴加在紅燒肉上，再取20μl1-氨基-8-巰基萘修飾的金納米球滴加在紅燒肉上，使用便攜式拉曼光譜儀進(jìn)行拉曼信號(hào)的檢測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為785nm，積分時(shí)間為10s，采集其sers光譜。

(2)根據(jù)特征峰強(qiáng)度帶入實(shí)施例1步驟(7)中標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算火腿腸的含量如表2所示。檢測(cè)結(jié)果與離子色譜法比較，兩者之間結(jié)果偏差小于10％，結(jié)果表明本法的檢測(cè)準(zhǔn)確度較好，可替代離子色譜法應(yīng)用于紅燒肉中亞硝酸鹽含量的檢測(cè)。

表2