等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法转让专利
申请号 : CN202111010500.X
文献号 : CN113624742B
文献日 : 2022-05-20
发明人 : 杨水文 , 黄映洲 , 王里奥 , 谢鑫 , 黄川 , 余文柔
申请人 : 重庆大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,材料及设备准备;
硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮、硼氢化钠、乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、2‑甲基咪唑、甲醇、硝酸锌六水合物、无水乙醇、超纯水、聚二甲基硅氧烷胶、氢气、巯基类溶液;
氧等离子体清洗机、烧瓶、玻璃基板、培养皿、加热平台、真空干燥箱;
第二步,AgNP@ZIF‑8纳米粒子的合成;
首先进行银纳米粒子的合成:将乙二醇溶液加入到烧瓶中,再将烧瓶移入温度为165℃的油浴中1小时同时进行搅拌,通过搅拌依次将新鲜制备的浓度为0.0015mg/ml的硼氢化钠溶液、浓度为20mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液、浓度为48mg/ml的硝酸银溶液分别加入到烧瓶中搅拌20分钟,得到灰色银胶体,将从灰色银胶体里获得的银纳米粒子分散在十六烷基三甲基溴化铵溶液中,其中乙二醇溶液、硼氢化钠溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、硝酸银溶液、十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比:6:0.08、1.5、0.4、0.5;
然后将ZIF‑8包裹在银纳米粒子的表面:在搅拌下,将浓度为0.02mol/L硝酸锌六水合物和银纳米粒子溶液依次加入浓度为1.3mol/L的2‑甲基咪唑溶液中,其中硝酸锌六水合物、银纳米粒子溶液、2‑甲基咪唑溶液的体积比为1:1:1,混合物在室温下培养24小时,不搅拌;再通过离心20分钟除去游离反应物,并将沉淀物储存在甲醇中,最终形成ZIF‑8包裹的银纳米粒子,即AgNP@ZIF‑8纳米粒子;
第三步,气体吸附;
首先,用氧等离子体清洗机将聚二甲基硅氧烷胶和清洁的玻璃基板处理30秒后,键合成基于PDMS的基板;再取出20μL的AgNP@ZIF‑8纳米粒子,并将其置于基于PDMS的基板中制成样品;随后,将样品在60℃真空干燥箱内烘干后,与含有巯基类溶液与无水乙醇的2ml巯基醇溶液的培养皿放置在60℃的加热平台上;最后,将大烧杯反罩在加热平台上,以便AgNP@ZIF‑8纳米粒子充分吸收巯基类气体分子;
第四步,氢气加强;
将一部分充分吸附巯基类气体后的AgNP@ZIF‑8基底直接进行SERS检测,得到未经过氢气饱和的SERS信号图;将另一部分充分吸附巯基类气体后的AgNP@ZIF‑8基底放置在充满浓度为1%氢气的封闭环境中,等待24小时后,将经过氢气处理的样品进行SERS检测,得到氢气饱和增强后的SERS信号图。
2.按照权利要求1所述的等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法,其特征在于:第二步中的硼氢化钠溶液,提前15分钟制备以保持新鲜。
3.按照权利要求1所述的等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法,其特征在于:所述巯基类溶液采用2‑乙酰基噻吩,在第二步中灰色银胶体中银纳米粒子浓度
13
为1.3×10 个粒子/ml,银纳米粒子通过离心从溶液中获得。
4.按照权利要求1所述的等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法,其特征在于:第二步中所述的室温为25℃。
5.按照权利要求1所述的等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法,其特征在于:所述氧等离子体清洗机型号为PDC‑002HP。
6.按照权利要求1所述的等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法,其特征在于:第四步中SERS检测采用的拉曼激光波长633nm,积分时间为20s,拉曼检测参数为
0.7mw。
说明书 :
等离激元MOF中巯基类气体的氢气增强拉曼光谱检测方法
技术领域
背景技术
(Ar—SH)。带有巯基的物质往往具有臭味,弱酸性、易被氧化等性质,一部分的带巯基物质
具有毒性且在日常生活中常见,如硫化氢、甲硫醇等。
只能到ppm水平,且大多是在液态环境下进行定量检测;对于气态化合物的检测,仅限于浓
度较高的气态化合物,对于低浓度的气态化合物,由于检测中获得的拉曼信号普遍较弱,对
于从信号中分析物质成分有一定的阻碍,因此检测结果难以满足要求。
发明内容
氢化钠溶液、浓度为20mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液、浓度为48mg/ml的硝酸银溶液分别加入
到烧瓶中搅拌20分钟,得到灰色银胶体,将从灰色银胶体里获得的银纳米粒子分散在十六
烷基三甲基溴化铵溶液中,其中乙二醇溶液、硼氢化钠溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、硝酸银
溶液、十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比:6:0.08、1.5、0.4、0.5;
合物、银纳米粒子溶液、2‑甲基咪唑溶液的体积比为1:1:1,混合物在室温下培养24小时,不
搅拌;再通过离心20分钟除去游离反应物,并将沉淀物储存在甲醇中,最终形成ZIF‑8包裹
的银纳米粒子,即AgNP@ZIF‑8纳米粒子;
中制成样品;随后,将样品在60℃真空干燥箱内烘干后,与含有巯基类溶液与无水乙醇的
2ml巯基醇溶液的培养皿放置在60℃的加热平台上;最后,将大烧杯反罩在加热平台上,以
便AgNP@ZIF‑8纳米粒子充分吸收巯基类气体分子;
满浓度为1%氢气的封闭环境中,等待24小时后,将经过氢气处理的样品进行SERS检测,得
到氢气饱和增强后的SERS信号图。
纳米粒子浓度为1.3×10 个粒子/ml,银纳米粒子通过离心从溶液中获得。
效果,材料的利用有较好的再生性;
关重要,实现了对低浓度的巯基类气态化合物的SERS检测,使检测结果具有科学的指导意
义。
附图说明
具体实施方式
唑(浓度=98%)、甲醇(浓度≥99.9%)、硝酸锌六水合物(Zn(NO3)2·6H2O)、无水乙醇(浓度
‑1
≥99.5%)、超纯水(18.2MΩcm )、聚二甲基硅氧烷胶(PDMS)、氢气、巯基类溶液(如2‑乙酰
基噻吩C6H6OS、对二甲氨基苯甲醛DMAB、C6H12S2);
浓度为0.0015mg/ml的硼氢化钠溶液、1.5ml浓度为20mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液、0.4ml浓
度为48mg/ml的硝酸银溶液分别加入到烧瓶中搅拌20分钟,得到灰色银胶体,将从灰色银胶
体里获得的银纳米粒子分散在0.5ml十六烷基三甲基溴化铵溶液中。其中,乙二醇溶液、硼
氢化钠溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、硝酸银溶液、十六烷基三甲基溴化铵溶液的体积比:6:
0.08、1.5、0.4、0.5。硼氢化钠溶液,最好提前15分钟制备以保持新鲜。
唑溶液中;其中,硝酸锌六水合物、银纳米粒子溶液、2‑甲基咪唑溶液的体积比为1:1:1。混
合物在室温下(如25℃)培养24小时,不搅拌;再通过离心20分钟除去游离反应物,并将沉淀
物储存在甲醇中,最终形成ZIF‑8包裹的银纳米粒子,即AgNP@ZIF‑8纳米粒子。
中制成样品;随后,将样品在60℃真空干燥箱内烘干后,与含有巯基类溶液与无水乙醇的
2ml巯基醇溶液的培养皿放置在60℃的加热平台上;最后,将大烧杯反罩在加热平台上,以
便AgNP@ZIF‑8纳米粒子充分吸收巯基类气体分子。
满浓度为1%氢气的封闭环境中,等待24小时后,将经过氢气处理的样品进行SERS检测,得
到氢气饱和增强后的SERS信号图。
度为1.3×10 个粒子/ml,银纳米粒子通过离心从溶液中获得。图3为C6H6OS作为巯基类气
体在氢气饱和增强后的SERS信号与未经过氢气饱和的SERS信号对比图,结合图3、图4、图5
可以看出,氢气饱和增强后的SERS信号是未经过氢气饱和的SERS信号的至少2倍以上。由此
可见,对于含有巯基官能团的气态化合物的SERS检测的增强效果具有普遍性。