一种基于表面增强拉曼技术的2,6‑二氯苯酚印迹传感器及其制备方法和用途与流程

本发明属于功能材料制备技术领域，涉及一种检测2,6-二氯苯酚的高性能复合型表面增强拉曼散射印迹传感器及制备方法和用途。

背景技术：

近年来，有机污染已经严重威胁到了我们的生存环境。有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质组成的污染物。随着经济迅猛发展，化学工业产生了大量的有毒的化学污染排放物，氯酚是其中之一。这类化合物具有低生物降解性、高毒性和持久性，会严重影响生物脱氮过程，甚至能对人的内分泌系统造成严重的影响。因此，对氯酚类化合物的检测是十分重要的。

目前，对氯酚的检测分析方法包括紫外分光光度法，高效液相色谱法，气相色谱法和电化学方法等。然而，这些传统方法有许多缺点，如:操作程序复杂，检测成本较高，并且大多需要熟练的工作技巧。因此，我们急需探索出一种有效的方法来对日常环境中的微量氯酚进行快速、灵敏的检测。

近年来，表面增强拉曼散射(sers)技术因为具有成本低、制备工艺简单和操作简便等优良性能，在分析检测领域备受关注。sers可以对目标物进行检测、识别和量化。一般来说，sers的散射增强因素分为两个方面:电磁(em)机制和电荷转移(ct)机制。当目标分子吸附在基质表面或接近时，拉曼信号将会显著放大。在置备sers基质时，科研人员大多将目光集中在贵金属纳米颗粒上(如金、银)，因为贵金属纳米颗粒可以提供优异的光学、电子性质，并且在可见区域有强烈的特征吸收。特别是作为贵金属的银，能够展现更加稳定的sers检测性能。考虑到传统sers基质成本较高，并且为了进一步促进和扩大sers的应用，我们需要开发出成本较低的，可重复使用的，形貌结构可控的sers基质。近来，高灵敏度金属-半导体异质结构基质受到关注，这是一种将贵金属纳米材料与半导体相结合的复合型sers基质材料。例如，ko与合作者制备了三维氧化铝薄膜负载au纳米颗粒(aunps)，对其sers增强性质进行了研究，证明其在分子水平上可以检测tnt和hmtd。尽管sers技术在微量化学检测方面已迅速发展，但是当前的sers研究主要专注于衬底材料的改性，忽视了传统基质材料的缺点:对目标分子缺乏特定的选择性。因此，尽快探索出一种方法来促进传统sers衬底材料的选择性，将扩大sers检测的应用范围。

技术实现要素：

为了改善传统sers基质的选择性，本发明将分子印迹技术(mit)与传统的sers检测技术相结合。众所周知，mit中模板分子与聚合物单体接触时会形成多重作用位点，通过聚合过程将这种作用位点记忆下来，当模板分子去除后，聚合物中就形成了能够与模板分子空间构型相匹配的具有多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子具有特异选择性。能够极大限度地改善传统sers技术缺乏选择性的缺点。

本发明将sers技术与表面分子印迹技术结合，以ag/cdte作为sers基质，2,6-二氯苯酚(2,6-dcp)为模板分子，通过原子转移自由基聚合技术(atrp)制备了一种高性能复合型sers印迹传感器(ag/cdte/mips)。同时，对其特异性吸附能力，检测灵敏度，选择性检测进行研究。最后我们对传感器检测2,6-dcp的性能进行了实际样品检测，发现该复合型sers印迹传感器在检测2,6-dcp污染物方面，展现出了优秀的检测性能。

本发明采用的技术方案如下:

一种基于表面增强拉曼技术的2,6-二氯苯酚印迹传感器的制备方法，步骤如下:

步骤1、ag纳米球的制备

将agno3溶液，苦杏仁酸溶液分散在水中，超声数分钟，在冰浴条件下搅拌数分钟，迅速加入vc溶液，继续搅拌，反应15min后，将合成的产物离心分离，洗涤干燥，得到ag纳米球；待用；

步骤2、ag/cdte的制备

将步骤1制得的银纳米球，cdcl2，tga分散到水中，用naoh溶液调节ph值到10-12，得混合溶液a；

同时，将te粉，nabh4和少量水混合于离心管中，密封超声，用针头排除多余气体，直至溶液颜色变为无色；制得前驱体；

将前驱体迅速注入到混合溶液a中，持续通氮气，温度升高到90-110℃，回流反应23-25h后，将合成的产物离心分离，洗涤干燥，得到ag/cdte；待用；

步骤3、ag/cdte/aptes的制备

将步骤2制得的ag/cdte分散在甲苯溶液中，加入aptes，温度升高到80-100℃反应23-25h，反应完毕后，将合成的产物离心分离，洗涤，真空干燥，得到ag/cdte/aptes；待用；

步骤4、ag/cdte/mips传感器的制备

将步骤3制得的产物ag/cdte/aptes分散到tea和四氢呋喃(thf)的混合溶液中，通n2数分钟后，滴加thf与2-bib混合溶液，整个过程通氮气且冰浴，滴加结束后继续通氮气数分钟，密封，冰浴1.0-3.0h后，继续室温反应23-25h；反应结束后将合成产物离心洗涤分离，烘干备用，记为产物a；

将产物a与maa，am和egdma分散到乙腈中，室温缓慢搅拌2.0-4.0h后，通氮气，加入清洗过的cubr和联吡啶，整个过程持续通氮，密封，然后温度升高到60-80℃，反应23-25h，得到ag/cdte/mips传感器，然后用乙腈，乙醇和水反复洗涤，离心分离，烘干。

步骤1中，所述agno3溶液、苦杏仁酸溶液、水和vc溶液的用量比为1.0ml：40-60μl：5.0-15ml：0.5-1.5ml；

所述agno3溶液的浓度为1.0moll^-1，苦杏仁酸溶液的浓度为0.25moll^-1，vc溶液的浓度为1.0moll^-1，温度为零度以下。

步骤2中，所述银纳米球、cdcl2、tga、te粉和nabh4的用量比例为50mg：300-400mg：300-400mg：50-55mg：70-90mg；

所述naoh溶液的浓度为1.0mol·l^-1。

步骤3中，所述ag/cdte、甲苯和aptes的用量比为500mg:45-55ml:1.0-2.0ml。

步骤4中，制备产物a时，

ag/cdte/aptes、tea和thf混合溶液中各物质的用量比为：ag/cdte/aptes、tea和thf用量比为500mg：2.0-4.0ml：20-40ml；

ag/cdte/aptes、thf与2-bib混合溶液中各物质的用量比为：ag/cdte/aptes、thf和2-bib用量比为500mg：10-20ml：2.0-4.0ml；

步骤4中，制备ag/cdte/mips传感器时，产物a、maa、am、egdma、乙腈、cubr、联吡啶的用量比为500mg：2.0-4.0mmol：3.0-5.0mmol：5.0-15mmol：70-90ml：0.3-0.4mmol：2.2-2.3mmol。

步骤1-4中，所述的洗涤，均为乙醇洗涤3次。

所述的ag/cdte传感器用于选择性吸附2,6-dcp。

本发明对应的非印迹聚合物的制备方法类似合成方法如上，但不加2,6-dcp，产物记为ag/cdte/nips。

本发明的技术优点:

本发明将拉曼检测技术与分子印迹技术结合，使得产物具有灵敏的检测性与高度的选择性；在本发明中，将ag/cdte基底与分子印迹技术相结合，其中cdte是优秀的半导体，拥有独特的光学特性。高灵敏度金属-半导体异质结构的sers材料具有更强的、更灵敏的表面增强拉曼信号。在本发明中，特异的结构使得发明产物成为了更具有竞争力的传感器，并且拓宽了表面增强拉曼散射的应用。

附图说明

图1:ag纳米粒子(a)，ag/cdte复合材料(b)，ag/cdte复合材料扫描mapping图(c)，ag/cdte/mips(d)的扫描电镜图(d图中右上角图为ag/cdte/mips透射电镜图)(扫描电镜图尺寸1μm透射电镜图尺寸50nm)；

图2:ag/cdte/mips(a)和ag/cdte/nips(b)的红外光谱图；

图3:ag纳米粒子(a)，ag/cdte复合材料(b)，ag/cdte/mips(c)和ag/cdte/nips(d)的x射线衍射光谱图；

图4:ag/cdte/mips和ag/cdte/nips对不同目标物的吸附性能显示图；

图5:ag/cdte/mips对于不同浓度2,6-dcp检测的拉曼光谱图(a)和1596cm^-1时，ag/cdte/mips的拉曼强度与2,6-dcp浓度变化的检测线性关系图(b)；

图6:ag/cdte/mips在对浓度为10^-5moll^-1的2,6-dcp(a)，2，5-dcp(b)和对苯二酚(c)的选择性检测图。

具体实施方式

下面结合说明书附图及具体实施实例对本发明做进一步说明。

实施例1:

(1)ag球的合成

在25ml烧瓶中，将1.0mlagno3溶液，40μl苦杏仁酸溶液分散在5.0ml水中，超声数分钟，在冰浴条件下搅拌数分钟，迅速加入0.5mlvc，继续搅拌，反应15min后，将合成的产物离心分离，反复洗涤数次，真空干燥待用。

(2)ag/cdte的合成

在150ml烧瓶中，将50mgag球，300mgcdcl2，300mgtga分散到100ml的水中，用1.0moll^-1naoh调节ph值到10，加入前驱体:将50mgte粉，70mgnabh4和少量水混合于离心管中，密封超声，用针头排除多余气体，直至溶液颜色变为无色。将前驱体迅速注入到上述溶液中，持续通氮气，温度升高到90-110℃，回流反应23-25h，随后，将合成的产物离心分离，反复洗涤数次，再真空干燥，待用。

(3)ag/cdte/aptes的合成

在150ml单口烧瓶中，将500mgag/cdte分散在45ml甲苯溶液中，加入1.0mlaptes，温度升高到90℃反应24h。随后，将合成的产物离心分离，用乙醇反复洗涤三次，真空干燥待用。

(4)ag/cdte/mips分子印迹聚合物的制备

在150ml单口烧瓶中，将500mgag/cdte/aptes分散到2.0mltea和20mlthf的混合溶液中，通氮气，滴加10mlthf和2.0ml2-bib的混合溶液，在冰浴条件下反应2.0h，再在室温条件下反应24h。将合成产物离心分离，乙醇洗涤三次，真空干燥待用。

在150ml单口烧瓶中，将上述产物分散到2.0mmolmaa，3.0mmolam，5.0mmolegdma和70ml乙腈中，室温缓慢搅拌3.0h后，通氮气15min，加入清洗的cubr0.3mmol和2.2mmol联吡啶，整个过程持续通氮，密封。温度升高到70℃反应24h，得到ag/cdte/mips传感器，然后用乙腈，乙醇和水反复洗涤，离心分离，烘干。

其中，步骤(1)所述的反应体系中，苦杏仁酸，水与vc的用量比为40μl:5.0ml:0.5ml。步骤中所述的洗涤，为乙醇洗涤3次。

步骤(2)所述的反应体系中，cdcl2，tga，te粉与nabh4的用量比为300mg:300mg:50mg:70mg。步骤中所述的洗涤，为乙醇洗涤3次。

步骤(3)所述的反应体系中，甲苯与aptes的用量比为45ml:1.0ml。步骤中所述的洗涤，为乙醇洗涤3次。

步骤(4)所述的反应体系中，tea和thf用量比为2.0ml:20ml；thf和2-bib用量比为10ml:2.0ml；maa、am、egdma、乙腈、cubr、联吡啶的用量比为2.0mmol:3.0mmol:5.0mmol:70ml:0.3mmol:2.2mmol。步骤中所述的洗涤，为乙醇和水分别洗涤3次。

本发明对应的非印迹聚合物的制备方法类似合成方法如上，但不加2,6-dcp。

实施例2:

(1)ag球的合成

在25ml烧瓶中，将1.0mlagno3溶液，50μl苦杏仁酸溶液分散在10ml水中，超声数分钟，在冰浴条件下搅拌数分钟，迅速加入1.0mlvc，继续搅拌，反应15min后，将合成的产物离心分离，反复洗涤数次，真空干燥待用。

(2)ag/cdte的合成

在150ml烧瓶中，将50mg银，365mgcdcl2，360mgtga分散到100ml的水中，，用1.0moll^-1naoh调节ph值到11，加入前驱体:将51mgte粉，80mgnabh4和少量水混合于离心管中，密封超声，用针头排除多余气体，直至溶液颜色变为无色。将前驱体迅速注入到上述溶液中，整个过程持续通氮气，并将温度升高到90-110℃，回流反应23-25h后，将合成的产物离心分离，反复洗涤数次，真空干燥待用。

(3)ag/cdte/aptes的合成

在150ml单口烧瓶中，将500mgag/cdte分散在50ml甲苯溶液中，加入1.5mlaptes，温度升高到90℃反应24h。随后，将合成的产物离心分离，用乙醇反复洗涤三次，真空干燥待用。

(4)ag/cdte/mips分子印迹聚合物的制备

在150ml单口烧瓶中，将500mgag/cdte/aptes分散到3.0mltea和30mlthf的混合溶液中，通氮气，滴加15mlthf和3.0ml2-bib的混合溶液，在冰浴条件下反应2.0h，再在室温条件下反应24h。将合成产物离心分离，乙醇洗涤三次，真空干燥待用。

在150ml单口烧瓶中，将上述产物分散到3.0mmolmaa，4.0mmolam，10mmolegdma和80ml乙腈中，室温缓慢搅拌3.0h后，通氮气15min，加入清洗的cubr0.38mmol和2.28mmol联吡啶，整个过程持续通氮，密封。温度升高到70℃反应24h，得到ag/cdte/mips传感器，然后用乙腈，乙醇和水反复洗涤，离心分离，烘干。

其中，步骤(1)所述的反应体系中，苦杏仁酸，水与vc的用量比为50μl:10ml:1.0ml。步骤中所述的洗涤，为乙醇洗涤3次。

步骤(2)所述的反应体系中，cdcl2，tga，te粉与nabh4的用量比为365mg:360mg:51mg:80mg。步骤中所述的洗涤，均为乙醇洗涤3次。

步骤(3)所述的反应体系中，甲苯与aptes的用量比为50ml:1.5ml。

步骤(4)所述的反应体系中，tea和thf用量比为3.0ml:30ml；thf和2-bib用量比为15ml:3.0ml；maa、am、egdma、乙腈、cubr、联吡啶的用量比为3.0mmol:4.0mmol:10mmol:80ml:0.38mmol:2.28mmol。步骤中所述的洗涤，均为乙醇和水分别洗涤3次。

本发明对应的非印迹聚合物的制备方法类似合成方法如上，但不加2,6-dcp。

实施例3:

(1)ag球的合成

在25ml烧瓶中，将1.0mlagno3溶液，60μl苦杏仁酸溶液分散在15ml水中，超声数分钟，在冰浴条件下搅拌数分钟，迅速加入1.5mlvc，继续搅拌，反应15min后，将合成的产物离心分离，反复洗涤数次，真空干燥待用。

(2)ag/cdte的合成

在150ml烧瓶中，将50mg银，400mgcdcl2，400mgtga分散到100ml的水中，用1.0moll^-1naoh调节ph值到12，加入前驱体:将55mgte粉，90mgnabh4和少量水混合于离心管中，密封超声，用针头排除多余气体，直至溶液颜色变为无色。将前驱体迅速注入到上述溶液中，持续通氮气，温度升高到90-110℃，回流反应23-25h后，将合成的产物离心分离，反复洗涤数次，真空干燥待用。

(3)ag/cdte/aptes的合成

在150ml单口烧瓶中，将500mgag/cdte分散在55ml甲苯溶液中，加入2.0mlaptes，温度升高到90℃反应24h。随后，将合成的产物离心分离，用乙醇反复洗涤三次，真空干燥待用。

(4)ag/cdte/mips分子印迹聚合物的制备

在150ml单口烧瓶中，将500mgag/cdte/aptes分散到4.0mltea和40mlthf的混合溶液中，通氮气，滴加20mlthf和4.0ml2-bib的混合溶液，在冰浴条件下反应2.0h，再在室温条件下反应24h。将合成产物离心分离，乙醇洗涤三次，真空干燥待用。

在150ml单口烧瓶中，将上述产物分散到4.0mmolmaa，5.0mmolam，15mmolegdma和90ml乙腈中，室温缓慢搅拌3.0h后，通氮气15min，加入清洗的cubr0.4mmol和2.3mmol联吡啶，整个过程持续通氮，密封。温度升高到70℃反应24h，得到ag/cdte/mips传感器，然后用乙腈，乙醇和水反复洗涤，离心分离，烘干。

其中，步骤(1)所述的反应体系中，苦杏仁酸，水与vc的用量比为60μl:15ml:1.5ml。步骤中所述的洗涤，为乙醇洗涤3次。

步骤(2)所述的反应体系中，cdcl2，tga，te粉与nabh4的用量比为400mg:400mg:55mg:90mg。步骤中所述的洗涤，均为乙醇洗涤3次。

步骤(3)所述的反应体系中，甲苯与aptes的用量比为55ml:2.0ml。

步骤(4)所述的反应体系中，tea和thf用量比为4.0ml:40ml；thf和2-bib用量比为20ml:4.0ml；maa、am、egdma、乙腈、cubr、联吡啶的用量比为4.0mmol:5.0mmol:15mmol:90ml:0.4mmol:2.3mmol。步骤中所述的洗涤，均为乙醇和水分别洗涤3次。

本发明对应的非印迹聚合物的制备方法类似合成方法如上，但不加2,6-dcp。

本发明具体的拉曼检测按照下述方法进行:在本实验中，所有的拉曼检测条件均一致:激发光波长为633nm。每个样品的光谱收集与曝光时间均为10s，入射激光的功率为0.25mw。sers谱图用50×尼康镜头收集。所有的sers基底放在载玻片上，自然干燥后用于表面增强拉曼光谱的检测。

试验例1:如图5(a)所示，我们将2,6-dcp作为模板分子，检测了ag/cdte/mips的sers活性，并确定了检测限。该图表明，在1596cm^-1处的表面增强拉曼光谱强度为最强。从数据中可以看出，随着2,6-dcp浓度从10^-5moll^-1到10^-9moll^-1，sers的强度也随之变化。当2,6-dcp浓度为10^-10moll^-1，拉曼信号几乎消失。此外，如图5(b)所示，特征峰强度的变化与2,6-dcp浓度的改变呈线性关系。2,6-dcp浓度在10^-5moll^-1到10^-9moll^-1之间时(r²)的检测系数为0.96。

试验例2:为了研究ag/cdte/mips对2,6-dcp的特异选择性，我们使用了与2,6-dcp结构类似的，2,5-dcp和苯二酚来做进一步的研究。如图6所示，用ag/cdte/mips分别吸附浓度为10^-5moll^-1的2,6-dcp，2,5-dcp和苯二酚，由于2,5-dcp和苯二酚分子结构与2,6-dcp不同，不能被ag/cdte/mips选择性吸附，所以只能观察到微弱的表面增强拉曼光谱强度。

图1为ag纳米粒子(a)，ag/cdte复合材料(b)，ag/cdte复合材料扫描mapping图(c)，ag/cdte/mips(d)的扫描电镜图，从图1中可以看出，制备的材料尺寸均一，展现出良好的分散性；

图2为ag/cdte/mips(a)和ag/cdte/nips(b)的红外光谱图，从图2中可以看出聚合反应成功引发；

图3为ag纳米粒子(a)，ag/cdte复合材料(b)，ag/cdte/mips(c)和ag/cdte/nips(d)的x射线衍射光谱图，从图3中可以看出ag纳米粒子已经被成功制备，并成功负载cdte；

图4为ag/cdte/mips和ag/cdte/nips对不同目标物的吸附性能显示图，从图4中可以看出ag/cdte/mips比ag/cdte/nips展现出了更优良的选择性吸附性能。