[发明专利]一种重金属汞离子检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用磁性材料选择性检测汞离子的分析方法。

技术背景

环境污染随着现代工业的发展越来越严重，而重金属污染是环境污染的一个重要方面，对人类健康产生严重威胁。因此，分析监测水体等介质中的重金属含量对保护环境及提高人类生存质量具有重要意义。目前常用的重金属检测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电化学法等。这些方法所用仪器价格昂贵，并且对样品前处理要求较高。因此，探索简便经济、快速高效的重金属检测方法已成为当今环境分析领域的重要研究方向之一。

1928年印度物理学家Raman发现了拉曼散射效应，以此为基础建立起来的拉曼光谱(RS)技术在分子结构和分析化学等领域有着广泛的应用。1974年Fleischmann等第一次在粗糙银电极上观察到吡啶的表面增强拉曼散射(SurfaceEnhancedRamanScattering)，简称SERS现象，到1997年SERS效应实现了单分子检测。基底的制备是实现优异SERS信号的关键，也是SERS领域的研究热点之一。已有研究表明，将SERS活性基底用于重金属的分析可行，并可以获得较理想的检出限(纳摩尔级)。以汞为代表的重金属离子拉曼散射截面低，因此需要通过有效的间接检测方法实现对其的检测。目前实现汞离子SERS检测的主要方法为DNA标记法，即在基底上修饰核酸适配体，实现汞离子特异性捕捉，此过程引起拉曼标记物靠近或者远离基底，进而造成拉曼标记物的SERS信号变化，最终实现汞离子间接检测。DNA标记法可实现汞离子痕量检测，但DNA分子稳定性差，抗环境基质干扰能力较弱。因此制备性质稳定，可应用于选择性检测汞的新型SERS基底对环境分析领域具备重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本申请的发明人进行了反复的深入研究，从而完成本发明。本发明首先合成了Fe₃O₄/SiO₂磁性颗粒，利用聚电解质修饰Fe₃O₄/SiO₂表面后，将其分散Au溶胶中，制备得到Au包覆的Fe₃O₄/SiO₂磁性纳米颗粒，这种颗粒兼具Fe₃O₄的磁性与纳米金颗粒的拉曼增强性能。将制备出的Fe₃O₄/SiO₂/Au磁性颗粒分散到一定浓度阳离子聚电解质溶液后，由于静电吸引作用使得带负电的磁性颗粒表面迅速包覆了一层带正电的聚电解质，再继续通过静电作用将拉曼探针分子修饰在该基底上。该磁性基底可选择性吸附带正电的Hg²⁺并发生反应。此时用外加磁场对吸附了Hg²⁺的磁性颗粒进行收集后，利用便携式拉曼光谱仪可以在5s内实现检测。

(1)根据本发明的一个具体实施方式，一种重金属汞离子的SERS检测方法，其包括如下步骤：用高温分解法得到Fe₃O₄颗粒：将0.65gFeCl₃·6H₂O，0.118g柠檬酸钠，1.2g醋酸钠与20mL乙二醇混合并磁力搅拌0.5h，放入聚四氟反应釜200℃反应10h，加热结束后冷却至室温用乙醇清洗3次，去离子水清洗3遍，真空干燥箱50℃干燥2h得到Fe₃O₄磁性纳米颗粒。

(2)核壳式Fe₃O₄/SiO₂磁性颗粒的制备：取0.1g步骤(1)中制备的纳米Fe₃O₄分散于硝酸溶液中，超声10min，用去离子水清洗6次，分散于混合溶液中(20mL乙醇+1mL氨水+4mL去离子水)，超声10min，倒入三口圆底烧瓶中，在机械搅拌下连续向其中滴加0.8mL硅酸四乙酯(TEOS)，反应进行3h后，将生成的沉淀物于真空60℃干燥1h得到Fe₃O₄/SiO₂纳米颗粒。