一种表面增强拉曼光谱检测异戊二烯的方法与流程

本发明属于化学检测，具体涉及一种表面增强拉曼光谱检测异戊二烯的方法。

背景技术：

1、挥发性有机物，通常指沸点于50-260℃之间，具有挥发性的一类有机化合物。异戊二烯是大气中主要的挥发性有机化合物，主要由陆地植被排放。它在决定对流层的氧化能力和二次有机气溶胶的形成方面起着关键作用。大气异戊二烯的主要来源是陆生植物，包括一些苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。此外，人体呼出气体中的异戊二烯可以作为诊断血胆固醇和慢性肝病的通用生物标志物。异戊二烯是一种有毒的挥发性有机物，对人体有害，过量吸入会导致胸闷、呼吸困难，甚至晕厥。因此，异戊二烯的检测非常重要。

2、检测异戊二烯的常见方法如：气相色谱质谱技术、化学电阻气体传感、化学发光法、红外光声等。气相色谱质谱技术成本较低且操作简单，然而其在监测中，需对测试样品进行吸附，吸附种类少且需多次重复测试。化学电阻气体传感在异戊二烯检测方面取得了一定的进展，然而在混合干扰气体的选择性、检测限、工作温度等方面仍有待改善。这些方法需要较长的气体采样和前处理步骤。

3、cn111707770a公开了一种气相色谱内标法测定丁基橡胶胶液中异戊二烯含量的方法，该方法直接称取胶液样品1g于10ml容量瓶中，加入一定量的内标溶液，四氢呋喃定容，将样品过滤后检测；采用内标法对胶液中的异戊二烯进行定量分析，使异戊二烯与内标物质完全分离，检测异戊二烯的含量。

4、传统的异戊二烯检测方法复杂，需要较长的气体采样和前处理步骤，在混合干扰气体的选择性、检测限、工作温度等方面仍有待改善。

5、表面增强拉曼光谱技术是利用金、银、铜等纳米结构材料相互作用产生很强的表面等离激元共振效应，可显著增强吸附在纳米结构表面上分子的拉曼信号，以超灵敏获取样品自身或拉曼探针分子丰富的指纹图谱。该技术具有灵敏度高、响应速度快、无损、低样品消耗、不受水分子的干扰等优点，已广泛应用于多种污染物各种分子的痕量检测。

6、cn110426386a公开了一种表面增强拉曼光谱检测药物方法，包括以下步骤：1)采集检测目标的生物样品，生物样品置于用于预处理生物样品的融合液中，构成待处理样品；2)使用过滤器对待处理样品进行过滤，得到去除杂质的已过滤样品；通过先收集生物样品，然后将生物样品放进融合液中进行预处理、过滤分离、萃取以及预浓缩，且放在凝胶中得到待检测样品，将待检测样品移入承载物后，当激光照射待检测样品时，待检测样品的表面会发生表面增强拉曼效应，表面增强拉曼效应包括散射辐射，使用光谱分析仪器对散射辐射进行收集以及分析后可以确定待检测样品是否存在药物，从而得知生物样品是否存在药物的结果。

7、传统的异戊二烯检测方法复杂，需要较长的气体采样和前处理步骤，在混合干扰气体的选择性、检测限、工作温度等方面仍有待改善。目前基于表面增强拉曼光谱技术检测异戊二烯的方法存在一定技术难度，主要原因是存在以下问题：(1)异戊二烯的捕获困难，不易吸附到表面增强拉曼基底上；(2)异戊二烯检测灵敏度低。

8、因此，开发一种采用表面增强拉曼光谱检测异戊二烯的方法，并且该方法灵敏度高、耗时短是本领域的研究重点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种表面增强拉曼光谱检测异戊二烯的方法，可以快速、高效的检测到异戊二烯，灵敏度高。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种表面增强拉曼光谱检测异戊二烯的方法，所述方法包括如下步骤：

4、(1)将au纳米颗粒与探针分子反应，得到检测基底；

5、(2)将待测异戊二烯进行氧化反应，得到氧化产物，将所述检测基底与氧化产物进行孵育，得到待测样品；

6、(3)将所述待测样品进行拉曼光谱检测，得到所述特征谱图，根据所述特征谱图定性判断异戊二烯。

7、本发明将异戊二烯在低氮氧化物的条件下进行氧化反应，将氧化产物与检测基底进行孵育，可以有效将氧化后的异戊二烯与检测基底相结合，从而加强了表面增强拉曼基底对异戊二烯的检测能力，提高检测灵敏度。

8、优选地，所述au纳米颗粒采用如下方法进行制备，所述方法包括：将氯金酸与柠檬酸钠反应，得到所述au纳米颗粒。

9、优选地，所述au纳米颗粒的粒径为40-65nm，例如可以为45nm、48nm、50nm、55nm、60nm、62nm或64nm等。

10、优选地，所述反应在溶剂存在下进行。

11、优选地，所述溶剂为水。

12、优选地，所述水为去离子水。

13、优选地，所述反应的温度为130-150℃，例如可以为135℃、140℃或145℃等，时间为20-40min，例如可以为25min、30min或35min等。

14、优选地，所述反应后还包括离心、洗涤、分散的步骤。

15、优选地，所述离心的转数为7000-9000rpm，例如可以为7500rpm、8000rpm或8500rpm等，时间为4-6min，例如可以为4.5min、5min或5.5min等。

16、优选地，所述洗涤使用的洗涤剂为去离子水。

17、优选地，所述洗涤重复进行2次。

18、优选地，所述分散的分散剂为去离子水。

19、优选地，所述au纳米颗粒与去离子水的体积比为1:(8-10)，例如可以为1:8.5、1:9或1:9.5等，优选为1:9。

20、优选地，所述au纳米颗粒溶液于3-5℃保存，例如可以为3.5℃、4℃或4.5℃等。

21、优选地，所述au纳米颗粒采用如下方法进行制备，所述方法包括：将245μl的0.5m的氯金酸加入50ml去离子水中，待微沸后，加入350μl 38.8mm的柠檬酸钠溶液，保持微沸状态反应30min。在氯金酸浓度、加入量、柠檬酸钠浓度不变的条件下，柠檬酸钠的加入量为940μl-300μl，例如可以为900μl、850μl、850μl、750μl、700μl、600μl、500μl、450μl、400μl或350μl等，优选为550-300μl。

22、上述各项数值范围中的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

23、优选地，所述探针分子含有巯基和磺酸基。

24、优选地，所述探针分子为巯基乙磺酸钠。

25、优选地，步骤(1)所述反应中探针分子的摩尔浓度为1×10-5～1×10-3mol/l，例如可以为5×10-5mol/l、1×10-4mol/l或5×10-4mol/l等，优选为1×10-4mol/l。

26、优选地，步骤(1)所述反应的温度为15-30℃，例如可以为18℃、20℃或25℃等，时间为13-15h，例如可以为13.5h、14h或14.5h等。

27、以探针分子为巯基乙磺酸钠为例，au纳米颗粒与探针分子的反应路线如下所示：

28、

29、优选地，步骤(1)所述反应后还包括离心、洗涤、分散的步骤。

30、优选地，所述离心的转数为7000-9000rpm，例如可以为7500rpm、8000rpm或8500rpm等，时间为2-4min，例如可以为2.5min、3min或3.5min等。

31、优选地，所述洗涤使用的洗涤剂为去离子水。

32、优选地，所述分散的分散剂为去离子水。

33、优选地，所述分散剂与au纳米颗粒溶液的体积比为(0.5-1):1，例如可以为0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.9:1等。

34、上述各项数值范围中的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

35、优选地，所述氧化反应是在紫外光照射条件下进行。

36、优选地，所述紫外光的波长为350-360nm，例如可以为352nm、355nm或358nm等，优选为355nm。

37、优选地，所述氧化反应是在密闭条件下进行。

38、优选地，所述密闭环境体积为异戊二烯体积的2000-2500倍，例如可以为2200倍、2300倍或2400倍等。

39、优选地，所述氧化反应的过程中加入氧化剂。

40、优选地，所述氧化剂为双氧水。

41、优选地，所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量为20-40％，例如可以为24％、28％、30％、32％或38％等。

42、异戊二烯发生氧化反应的反应路线如下：

43、

44、优选地，所述孵育的温度为15-30℃，例如可以为18℃、20℃或25℃等，时间为2-3h，例如可以为2.2h、2.5h或2.8h等。

45、以探针分子为巯基乙磺酸钠为例，所述检测基底与氧化产物进行孵育，反应路线如下所示：

46、

47、优选地，所述拉曼光谱检测的条件包括：激发波长为500-800nm，例如可以为550nm、600nm、650nm、700nm或750nm等，积分时间为9-11s，例如可以为9.5s、10s或10.5s等，优选为10s，累加次数1-2次，例如可以为1次或2次，优选为1次。

48、优选地，所述激发波长为780-790nm，例如可以为782nm、785nm或788nm等，优选为785nm。

49、优选地，所述激发波长为630-640nm，例如可以为632nm、635nm或638nm等，优选为633nm。

50、优选地，所述激发波长为510-520nm，例如可以为512nm、515nm或518nm等，优选为514nm。

51、上述各项数值范围中的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

52、优选地，所述方法包括如下步骤：

53、(1)将氯金酸与柠檬酸钠在水中130-150℃反应20-40min，再离心、洗涤、分散，得到所述au纳米颗粒；

54、所述au纳米颗粒的粒径为40-65nm；

55、将au纳米颗粒与巯基乙磺酸钠于15-30℃反应13-15h，再离心、洗涤、分散，得到检测基底；

56、所述反应中巯基乙磺酸钠的摩尔浓度为1×10-5～1×10-3mol/l；

57、(2)将待测异戊二烯在350-360nm紫外光照射下，于密闭条件下与双氧水进行氧化反应，得到氧化产物，将所述检测基底与氧化产物15-30℃下进行孵育2-3h，得到待测样品；

58、所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量为20-40％；

59、(3)将所述待测样品在激发波长为780-790nm、630-640nm或510-520nm下进行拉曼光谱检测，积分9-11s，累加次数1-2次，得到所述特征谱图，根据所述特征谱图定性判断异戊二烯。

60、第二方面，本发明提供一种如第一方面提供的方法检测得到的拉曼光谱图，所述拉曼光谱图中异戊二烯特征峰的拉曼位移为920-940cm-1，例如可以为925cm-1、930cm-1或935cm-1等。

61、上述各项数值范围中的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

62、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

63、(1)本发明采用柠檬酸钠还原法制备au纳米颗粒，其具有表面等离子体共振性能，具有表面增强拉曼的作用。

64、(2)本发明中的au-巯基乙磺酸钠的表面增强拉曼检测基底，能够与异戊二烯的氧化产物进行反应，从而加强了表面增强拉曼基底对异戊二烯的检测能力，提高检测灵敏度。

65、(3)本发明的提供的表面增强拉曼光谱检测异戊二烯的方法，操作简单，成本低，用时短，对于异戊二烯的检测具有重要意义。