复合型SERS印迹探针的制备并用于选择性检测氯酚的制作方法

本发明属于功能材料制备技术领域，具体地说是一种复合型sers印迹探针的制备并用于选择性检测氯酚的方法和用途。

背景技术：

随着社会和经济的不断发展，环境质量受到了广泛的关注。因此，我们需要对环境中的污染物进行更准确更敏感的分析检测。氯酚(cps)，作为一种酚类化合物，已被美国环境保护署确定为具有潜在致癌性、高毒性和抗降解性的污染物。然而，作为工业生产的必需品，cps在工业废水中广泛存在。因此，对水中的cps的精确检测是至关重要的。

目前，在检测cps方面有很多分析方法，包括紫外分光光度法、高效液相色谱仪、气相色谱等。然而，这些方法的缺点限制了cps检测的发展，如成本高、分析过程复杂、选择性低、有二次污染物的产生。但是于此同时，也推动我们研发出一种新型、快速、准确、廉价地检测cps的分析方法。

众所周知，表面增强拉曼光谱(sers)是一种灵敏的检测方法，它可以提供更有价值的结构信息，并且其灵敏度可以达到单分子检测水平。据报道，金属基底表面等离子体效应所产生的局部电磁场，是sers检测中信号增加的根本原因。同时，基底表面越粗糙，表面等离子体效应越敏感。粗糙的位置被命名为“热点”，研究表明“热点”受到底物的大小、形状和排列的影响。因此，我们可以在常规基底上制备更多“热点”来调整sers的检测性能。

为了研究出更为敏感的基底，大量的稳定的、高活性基底被挖掘。近年来，还原氧化石墨烯(rgo)作为一种新型的载体，由于具有有优良的光电特性，正逐渐进入科学家的视野。赵等人制备了rgo，并使用罗丹明6g作为模板分子，检测了rgo增强拉曼光谱(gers)。因此，可以预料到，将rgo与传统的sers基底结合将可以扩大sers的应用。并且，当表面的rgo是褶皱的，贵金属纳米颗粒(nmps)在rgo的表面分散时，会产生大量的“热点”。因此，可以认为，rgo-nmps的异质结构将是完美的基底。虽然对sers基质的设计发展很快，但实际的环境分析是复杂的，传统的检测方法忽略了特异性检测。因此，在检测有机污染物的方法中，促进对有机污染物的特异性选择是非常重要的。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种复合型sers印迹探针的制备并用于选择性检测氯酚，本制备方法将拉曼检测技术与分子印迹技术相结合，使其产物具有灵敏的检测性与高度的选择性，能够应用于对2,6-dcp的检测。

本发明的技术方案是：

一种复合型sers印迹探针的制备方法，步骤如下：

步骤1、sio2/rgo-au复合纳米球的制备

首先，将石墨片和硝酸钠，在搅拌条件下分散到硫酸中，在冰浴条件下充分搅拌，并在搅拌条件下逐渐加入高锰酸钾，在20-40℃进行反应。再逐滴加入过氧化氢与去离子水混合溶液，在80-100℃进行反应，反应后，反复洗涤，离心分离，烘干备用，其次，在剧烈搅拌条件下，将十二烷基苯磺酸钠(sdbs)分散在go溶液中，搅拌数分钟，随后加入n2h2和nh3·h2o，在90-110℃进行反应，反应后，离心洗涤，超声处理，取部分sdbs修饰go溶液与sio2-nh2粉末，溶于去离子水中，超声数小时，再离心分离，洗涤数次，烘干备用，最后，将sio2/rgo分散到haucl4溶液中，再加入gsh溶液，在60-80℃进行反应，反应后，离心烘干，随后将sio2/rgo-au放入tris-hcl溶液中孵化数分钟，同时，多巴胺溶液也用tris-hcl作预处理，在剧烈搅拌条件下将两溶液混合，反应数小时，反应后，离心分离，洗涤数次，室温干燥，得到sio2/rgo-au@pda，记为sio2/rgo-au@pda；待用；

步骤2、sio2/rgo-au/mips的制备

将sio2/rgo-au@pda和三乙基胺(tea)溶于四氢呋喃(thf)中，通n2数分钟，并在n2保护下，将2-bib缓慢加入混合液中，冰浴数小时，随后在室温条件下继续反应数小时，反应后，离心分离，洗涤，烘干，然后，将sio2/rgo-au@pda-br溶于乙腈中，再加入2,6-dcp，maa，am，egdma，cubr，2,2-联吡啶，n2条件下，在40-60℃进行反应，数小时后，将合成产物离心分离烘干，得到sio2/rgo-au复合型sers印迹探针，产物记为sio2/rgo-au/mips。

本发明的有益效果是：

本发明中，我们将sio2/rgo-au作为sers基底材料，并与mips结合以制备sio2/rgo-au/mips(sga-mips)，用于检测2,6-二氯苯酚(2,6-dcp)。这主要考虑的是，本方法与其他sers基底相比，二氧化硅纳米粒子拥有完美的透光率，不会影响拉曼信号，而金纳米粒子(aunps)稳定、灵敏，两者的组合可以认为是理想的基底。同时，受到了贻贝蛋白的高生物黏性性能的启发，选择多巴胺作为多功能修饰剂。最后，利用2,6-dcp作为模板分子，通过atrp合成复合型sers印迹探针(sga-mips)。atrp可以有效地控制聚合层的厚度，使模板分子靠近基底，并且不会影响基底的选择性和吸附量。sga-mips表现出完美的sers检测特性和对2,6-dcp的选择性能。本发明提出了一种新颖、简单、环境友好的分析方法，拓展sers检测领域，并且有望应用于氯酚的实际检测。

附图说明

图1：sio2/rgo(a)，sio2/rgo/au复合材料(b)和sga-mips(c)的透射电镜图(比例尺尺寸为200nm)和sga-mips(d)的扫描电镜图(比例尺尺寸为100nm)。由图中可以看出，该印迹聚合物已经成功合成；

图2：sga-mips(a)和sga-mips(b)的红外光谱图。由图中可以看出，这两种材料都呈现出明显的峰值且峰位相似，从红外谱图中，可以看出，该印迹聚合物和非印迹聚合已经成功合成且聚合度相似；

图3：go(a)，sio2/rgo/au复合材料(b)，sga-mips(c)和sga-mips(d)的x射线衍射图，由图中可以看出，这四种材料都呈现出明显的衍射花样，从x射线衍射谱图中，可以看出，该聚合物已经成功合成；

图4：不同比例的maa/am与不同量的2,6-dcp对检测结果的影响，从图中可以看出，不同比例的maa/am与不同量的2,6-dcp对检测结果的影响对检测结果的影响较为明显；

图5：sga-mips对于不同浓度2,6-dcp检测的拉曼光谱(a)和在670cm^-1处，拉曼强度与2,6-dcp浓度变化的检测线性关系图(b)；

图6：浓度为10^-5mol^-1时，sga-mips对不同的分子(2,6-dcp，2,4-dcp，2,4,5-tcp和2,4,6-tcp)的选择性检测图，2,6-dcp有明显的拉曼增强信号，2,4-dcp，2,4,5-tcp和2,4,6-tcp的拉曼强度都比2,6-dcp小。

具体实施方式

为了解决上述缺陷，本申请发明人发明创造了一种复合型sers印迹探针的制备方法。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

(1)sio2/rgo-au复合纳米球的合成

在250ml三口烧瓶中，将0.50g石墨片和0.5g硝酸钠，在搅拌条件下分散到去20ml硫酸中，在冰浴条件下充分搅拌，并在搅拌条件下逐渐加入2.0g高锰酸钾，在20℃进行反应0.5h。再逐滴加入2.0ml(30％)过氧化氢与去70ml离子水混合溶液，在80℃进行反应15min。反应后，用5.0％hcl反复洗涤直至ph为7.0，离心分离，烘干备用；其次，在剧烈搅拌条件下，将16mgsdbs分散在40ml(1.0mg/ml)go溶液中，搅拌15min，随后加入11.2μln2h2和128μlnh3·h2o，在90℃进行反应0.5h，离心洗涤，超声处理7.0h。取100μlsdbs修饰go溶液与50mgsio2-nh2粉末，溶于20ml去离子水中，超声0.5h，再离心分离，洗涤数次，烘干备用；最后，将90mgsio2/rgo分散到haucl4溶液中，再加入10mlgsh溶液，在60℃进行反应，离心烘干。随后将sio2/rgo-au放入ph＝8.5的tris-hcl溶液中孵化5.0min。同时，(2.0mg/ml)多巴胺溶液也用tris-hcl作预处理。在剧烈搅拌条件下将两溶液混合，反应11h。离心分离，洗涤数次，室温干燥，待用；

(2)sio2/rgo-au/mips的合成

在150ml单口烧瓶中，将500mgsio2/rgo-au@pda和2.0mltea溶于30mlthf中，通n2排除瓶中气体。并在n2保护下，将2.0ml2-bib缓慢加入混合液中，冰浴1.0h，随后在室温条件下继续反应11h。离心分离，洗涤，烘干。然后，将500mgsio2/rgo-au@pda-br溶于80ml乙腈中，再加入0.05mmol2,6-dcp，0.075mmolmaa，0.3mmolam，10mmolegdma，0.388mmolcubr，2.28mmol2,2’-联吡啶。n2条件下，在40℃进行反应，11h后，将合成产物离心分离烘干，得到sio2/rgo-au复合型sers印迹探针。

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)sio2/rgo-au复合纳米球的合成

在250ml三口烧瓶中，将0.5g石墨片和2.0g硝酸钠，在搅拌条件下分散到30ml硫酸中，在冰浴条件下充分搅拌，并在搅拌条件下逐渐加入3.0g高锰酸钾，在30℃进行反应1.0h。再逐滴加入4.0ml(30％)过氧化氢与去80ml离子水混合溶液，在90℃进行反应30min。反应后，用5.0％hcl反复洗涤直至ph为7.0，离心分离，烘干备用；其次，在剧烈搅拌条件下，将16mgsdbs分散在50ml(1.0mg/ml)go溶液中，搅拌30min，随后加入11.2μln2h2和128μlnh3·h2o，在100℃进行反应1.0h，离心洗涤，超声处理7.0h。取200μlsdbs修饰go溶液与50mgsio2-nh2粉末，溶于20ml去离子水中，超声1.0h，再离心分离，洗涤数次，烘干备用；最后，将100mgsio2/rgo分散到haucl4溶液中，再加入10mlgsh溶液，在70℃进行反应，离心烘干。随后将sio2/rgo-au放入ph＝8.5的tris-hcl溶液中孵化10min。同时，(2.0mg/ml)多巴胺溶液也用tris-hcl作预处理。在剧烈搅拌条件下将两溶液混合，反应12h。离心分离，洗涤数次，室温干燥，待用；

(2)sio2/rgo-au/mips的合成

在150ml单口烧瓶中，将500mgsio2/rgo-au@pda和4.0mltea溶于30mlthf中，通n2排除瓶中气体。并在n2保护下，将3.0ml2-bib缓慢加入混合液中，冰浴2.0h，随后在室温条件下继续反应12h。离心分离，洗涤，烘干。然后，将500mgsio2/rgo-au@pda-br溶于80ml乙腈中，再加入3.0mmol2,6-dcp，0.1mmolmaa，0.3mmolam，10mmolegdma，0.388mmolcubr，2.28mmol2,2-联吡啶。n2条件下，在50℃进行反应，12h后，将合成产物离心分离烘干，得到sio2/rgo-au复合型sers印迹探针。

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)sio2/rgo-au复合纳米球的合成

在250ml三口烧瓶中，将0.5g石墨片和1.0g硝酸钠，在搅拌条件下分散到30ml硫酸中，在冰浴条件下充分搅拌，并在搅拌条件下逐渐加入3.0g高锰酸钾，在40℃进行反应1.5h。再逐滴加入3.0ml(30％)过氧化氢与去90ml离子水混合溶液，在100℃进行反应45min。反应后，用5.0％hcl反复洗涤直至ph为7.0，离心分离，烘干备用；其次，在剧烈搅拌条件下，将16mgsdbs分散在60ml(1.0mg/ml)go溶液中，搅拌45min，随后加入11.2μln2h2和128μlnh3·h2o，在110℃进行反应1.5h，离心洗涤，超声处理7.0h。取300μlsdbs修饰go溶液与50mgsio2-nh2粉末，溶于20ml去离子水中，超声1.5h，再离心分离，洗涤数次，烘干备用；最后，将110mgsio2/rgo分散到haucl4溶液中，再加入10mlgsh溶液，在80℃进行反应，离心烘干。随后将sio2/rgo-au放入ph＝8.5的tris-hcl溶液中孵化15min。同时，(2.0mg/ml)多巴胺溶液也用tris-hcl作预处理。在剧烈搅拌条件下将两溶液混合，反应13h。离心分离，洗涤数次，室温干燥，待用；

(2)sio2/rgo-au/mips的合成

在150ml单口烧瓶中，将500mgsio2/rgo-au@pda和3.0mltea溶于30mlthf中，通n2排除瓶中气体。并在n2保护下，将3.0ml2-bib缓慢加入混合液中，冰浴3.0h，随后在室温条件下继续反应13h。离心分离，洗涤，烘干。然后，将500mgsio2/rgo-au@pda-br溶于80ml乙腈中，再加入1.0mmol2,6-dcp，0.3mmolmaa，0.3mmolam，10mmolegdma，0.388mmolcubr，2.28mmol2,2-联吡啶。n2条件下，在60℃进行反应，13h后，将合成产物离心分离烘干，得到sio2/rgo-au复合型sers印迹探针。

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：在拉曼光谱中反应出sers对sga-mips的检测能力。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10秒，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2所示，sga-mips(a)和sga-mips(b)的红外光谱图。由图中可以看出，这三种材料都呈现出明显的峰值，797cm^-1,1099cm^-1处的红外峰来自于sio2中的si-o-si与si-o的伸缩振动；1628和2973cm^-1分别来自于c＝c和＝c-h；953和1459cm^-1来自于n-h；1378,1720和3420cm^-1来自于c-n的伸缩振动。从红外谱图中可以发现，从结果中可以认为sga-mips和sga-nips已经成功准备。

试验例2：如图4所示，sga-mips对于不同浓度2,6-dcp检测的拉曼光谱(a)和在661cm^-1处，拉曼强度与2,6-dcp浓度变化的检测线性关系图(b)。在661、1326和1587cm^-1处有三个明显的峰值。在661cm^-1处是2,6-dcp的特征峰，1326和1587cm^-1是rgo的特色高峰。从光谱中可以发现，拉曼强度随着2,6-dcp数量的减少而减少，当浓度达到1.0nmol^-1时，强度几乎消失了。此外，正如图中所示，raman强度和2,6-dcp的浓度之间有一个完美的线性关系，1.0到100nmol^-1，这个回归模型的确定系数(r²)为0.9967。基于这些结果，在考虑到2,6-dcp的sga-mips的检测极限可以估计为1.0mol^-1，它比世界卫生组织(世卫组织)的要求低，即0.003毫克/l(相当于1.8^-8mol/l)。

试验例3：如图5所示，浓度为100nmol^-1时，sga-mips对不同的分子(2,6-dcp，2,4-dcp，2,4,5-tcp和2,4,6-tcp)的选择性检测图。2,4-dcp、2,4,5-tcp和2,4,6-tcp被选为干扰分子。结果表明，在相同的条件和浓度下，在sga-mips上的2,6-dcp的拉曼强度比2,4-dcp、2,4,5-tcp和2,4,6-tcp更强。同时，对sga-nips粒子的性质进行了研究，四种分析物的拉曼强度几乎相同。结果表明，在制备sga-mips的过程中，对模板分子形成了特殊的识别腔，在选择性检测中对mips具有重要的识别作用，并与选择性吸附的结果相匹配。结果表明，sga-mips为2,6-dcp提供了完美的选择性检测性能。