CN103357885A

CN103357885A - 一种拉曼增强银胶的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN103357885A
Application number: CN2012100959635A
Authority: CN
Inventors: 岳瑞江; 张桂
Original assignee: SHENZHEN YU CHI DETECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Yu Chi Testing Technology Co ltd
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2032-04-01
Also published as: CN103357885B

Abstract

本发明提供一种拉曼增强银胶的制备方法，其包括如下步骤：分别配制摩尔浓度为8×10^-4～1.5×10^-3mol/L的硝酸银溶液和摩尔浓度为3.2×10^-2～3.4×10^-2mol/L的柠檬酸钠水溶液；搅拌或震荡所述硝酸银溶液，并对其进行微波加热，待溶液沸腾后，滴入柠檬酸钠，微波加热至沸腾，获得所述拉曼增强银胶，其中，滴加的柠檬酸钠的总物质的量为硝酸银的1.5～1.7倍。进一步，本发明还提供该拉曼增强银胶的制备方法所获得的拉曼增强银胶在三聚氰胺检测中的应用。

Description

一种拉曼增强银胶的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种拉曼增强银胶的制备方法及其应用。

背景技术

拉曼光谱(Raman spectra)，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)在1928年所发现的拉曼散射效应，对于入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼检测因其快速、准确、无损等优点被越来越广泛的应用于各个检测领域。但至今拉曼检测仍有其缺点，那就是拉曼散射光的强度仅占入射激光强度的百分之一甚至百万分之一，如果仅通过提高入射光强度来增强拉曼信号则收效甚微！并且过强的入射激光会破坏一些被检测物质使其发生一些物理和化学变化，从而达不到准确和无损检测的目的。

1974年，Fleishmann等人发现，对光滑银电极表面进行粗糙化处理后，首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。随后VanDuyne及其合作者通过***的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6个数量级(即一百万倍)，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应，被称为SERS效应。

表面增强拉曼光谱(SERS)，吸附在粗糙化金属表面的化合物由于表面局域等离子激元被激发所引起的电磁增强，以及粗糙表面上的原子簇及吸附其上的分子构成拉曼增强的活性点，这两者的作用使被测定物的拉曼散射产生极大的增强效应。其增强因子可达10³～10⁷，已发现能产生SERS的金属有Ag等少数金属，以Ag的增强效应为最佳，最为常用。此技术具有选择性好和灵敏度高的优点，实际检测限可达10～12克级。可以区分同分异构体、表面上吸附取向不同的同种分子等，是研究表面和界面过程的重要工具，是定性鉴定化学结构相近化合物的有力手段。可用作液相色谱分析的检测器。

申请号为200910045447.X的中国专利公开了一种具有表面增强拉曼效应的银纳米粒子制备方法。其制备方法，包括以下步骤：(1)将0.0255g的硝酸银溶解在150mL超纯水中；(2)加入5mL稀浓度的植酸溶液；(3)将上述溶液快速加热至沸腾；(4)缓慢加入3mL 1％的柠檬酸三钠；(5)保持溶液沸腾温度，反应6小时，制得溶胶；(6)将制得的溶胶在室温下冷却，在4℃下保存。

申请号为200610020241.8的中国专利公开了一种纳米银胶体的制备装置。所述装置包括降压、整流、稳压和稳定电流装置组成的驱动电路、倒相电路、作为正负电极的99.99％纯银片以及使电解水流动的搅动装置，纳米银胶体的分散剂由蒸馏水或经过水质调整、硬水软化的纯净水组成，电流通过纯银片后产生银离子和微粒银溶于水中，成为胶体分散质，获得具有确定浓度的纳米银胶体。

申请号为200610066967.5的中国专利公开了一种纳米银胶体溶液及其制备方法，由稳定剂、混合还原剂I、混合还原剂II、银盐、纯水组成。

申请号为201010166358.3的中国专利公开了纳米银胶体溶液的制备方法，是将质量百分比为0.1％～10％的烷基化环糊***溶液与质量摩尔浓度为0.01～1.0mol/L的银氨溶液以1∶100～1∶10的体积比进行混合，在10～100℃的温度条件下搅拌1～120min，即获得平均粒径为1～100nm的纳米银胶体溶液。

以上专利技术方法存在的不足之处为：

1.纳米银胶制备时间太长，保持溶液沸腾温度，反应6小时，制得溶胶；

2.有的需要特殊的复杂的制备装置，包括降压、整流、稳压和稳定电流装置组成的驱动电路、倒相电路等；

3.有的化学成分复杂，包括稳定剂、混合还原剂I、混合还原剂II、银盐、纯水组成。溶剂使用品种多，容易造成环境污染；

4.获得的纳米银粒度分布过宽，不利于进一步应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种拉曼增强银胶的制备方法及其应用。

本发明是这样实现的，一种拉曼增强银胶的制备方法，其包括如下步骤：

分别配制摩尔浓度为8×10^-4～1.5×10^-3mol/L的硝酸银溶液和摩尔浓度为3.2×10^-2～3.4×10^-2mol/L的柠檬酸钠水溶液；

搅拌或震荡所述硝酸银溶液，并对其进行微波加热，待溶液沸腾后，滴入柠檬酸钠，微波加热至沸腾，获得所述拉曼增强银胶，其中，滴加的柠檬酸钠的总物质的量为硝酸银的1.5～1.7倍。

以及，上述拉曼增强银胶的制备方法所获得的拉曼增强银胶在拉曼光谱法检测三聚氰胺中的应用。

本发明的拉曼增强银胶的制备方法，简单，制备过程快速，制备获得的拉曼增强银胶表面增强效果显著。使用本发明拉曼增强银胶的制备方法所获得的增强银胶可以顺利的实现对食品、药品、饲料、化工产品等诸多成分的测定、包括各种原料、半成品、成品及各种添加剂非法添加物的测定等，特别是能够对低含量成分实现检测。为保证食品、药品的质量，维护消费者的健康与生命安全提供保障，同时可以大大降低产品检测成本，使生产现场快速、准确筛选不合格产品的愿望成为现实，及时杜绝伪劣产品流向市场，其经济效益与社会效益都是非常可观的。

附图说明

图1是本发明实施例的拉曼增强银胶制备方法的流程图；

图2是电炉加热制备的纳米银胶用于敌百虫激光拉曼测定的谱图；

图3是本发明实施例的拉曼增强银胶用于敌百虫激光拉曼测定的谱图；

图4是本发明实施例2测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图5是本发明实施例3测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图6是本发明实施例4测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图7是本发明实施例5测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图8是本发明实施例6测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图9是本发明对比例1测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图10是本发明对比例2测定三聚氰胺的激光拉曼谱图；

图11是本发明对比例3测定水的激光拉曼谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图1，示出本发明实施例提供一种拉曼增强银胶的制备方法，其包括如下步骤：

S01：分别配制摩尔浓度为8×10^-4～1.5×10^-3mol/L的硝酸银溶液和摩尔浓度为3.2×10^-2～3.4×10^-2mol/L的柠檬酸钠水溶液；

S02：搅拌或震荡所述硝酸银溶液，并对其进行微波加热，待溶液沸腾后，滴入柠檬酸钠，微波加热至沸腾，获得所述拉曼增强银胶，其中，滴加的柠檬酸钠的总物质的量为硝酸银的1.5～1.7倍。

步骤S01中，硝酸银的浓度和柠檬酸钠的浓度对最后获得的拉曼增强银胶的大小和形貌均有影响，硝酸银浓度过浓，得到的纳米银胶往往会团聚，大小不均匀。硝酸银浓度过低，获得的纳米胶体会影响拉曼增强的效果。优选地，硝酸银的浓度为9×10^-4～1.1×10^-3mol/L。柠檬酸钠可以起到稳定剂的作用，不需要额外再添加表面活性剂，通过调整后续参数即可以获得均匀的拉曼增强银胶。

步骤S02中，搅拌或震荡所述硝酸银溶液优选为20～40min，并对其进行微波加热，待溶液沸腾1～3min后，滴入柠檬酸钠溶液，迅速搅拌，使其保持均匀，再加热至沸腾后，滴入柠檬酸钠溶液，重复3～5次。滴加的柠檬酸钠的总物质的量为硝酸银的1.5～1.7倍。更优选地，将获得的拉曼增强银胶用离心的方法进行提纯。具体地，该提纯方法为：在10000～15000转/分钟的速度下，离心5～10min，去除上清液，即颗粒较小的以及不成形的银微粒，沉淀加水后再超声分散，如此重复2～4次，可以得到纯度较高的拉曼增强银胶。采用微波加热能够获得拉曼增强效果较好的银胶。如果采用普通方式加热，如电加热，油浴加热等方式加热硝酸银溶液，也可以获得纳米银胶，但是采用普通方式加热获得的纳米银胶在“敌百虫”标准溶液(浓度为100μg/mL)测定中效果很差，不出现“敌百虫”的特征峰。图2是采用电炉加热的方式加热制备的纳米银胶，其对敌百虫的拉曼光谱图的增强效果非常差，而采用微波加热获得的纳米银胶，同样条件下出现明显的“敌百虫”的特征峰，见图3。

本发明提供的拉曼增强银胶的制备方法简单，时间短，无需特定装置，器材普通、便宜，而且无需稳定剂、表面活性剂等化合物，环保无污染，技术要领容易掌握，成本低廉，易产业化应用。

本发明实施例还提供该拉曼增强银胶的制备方法所获得的拉曼增强银胶在拉曼光谱法检测三聚氰胺中的应用。

拉曼增强银胶可以和待检测溶液混合后点在铝箔上，晾干或者干燥后进行拉曼光谱测定，也可以先点在铝箔上，晾干或干燥后，再点上三聚氰胺溶液，晾干或干燥后检测。铝箔上获得的样品点的直径为2～4mm。优选地，将拉曼增强银胶点在铝箔上，银胶点的直径为2～4mm，晾干或干燥后室温放置24h后再滴加三聚氰胺溶液，其拉曼增强效果更好，从谱图上看，峰的增强更为明显。

1mg/mL(7.9×10^-3mol/L)的三聚氰胺水溶液，不采用增强措施，激光拉曼光谱仪进行测定，看不到三聚氰胺的任何特征峰，与纯水的图谱一样。如果含量为3mg/kg(2.4×10^-5mol/kg)的提取液，就更无法用激光拉曼光谱仪来测定了，而使用拉曼增强银胶便可以获得三聚氰胺的特征峰。

目前，有报道用欧普图斯增强试剂来检测牛奶中的三聚氰胺的，但是他们的样品是人为地向牛奶中添加一定量三聚氰胺。用上述拉曼增强银胶制备方法所制备的拉曼增强银胶不仅能够检测牛奶中的三聚氰胺，而且可以对存留的问题奶粉进行实际样品检测。由于牛奶与奶粉的加工工艺不同，使得奶粉中的三聚氰胺检测更为困难。直接向牛奶中添加三聚氰胺没有加热过程，而问题奶粉会在加工过程中加热，使三聚氰胺这种水溶性较弱的物质在加热过程中，溶液的好一点，分散的更均匀，造成提取的困难。采用本发明所提供的拉曼增强银胶的制备方法所制备的拉曼增强银胶在激光拉曼方法可以准确的检测出奶粉中的三聚氰胺，相比其他方法，更有简单和有效，其检测限也非常低。

以下通过具体的制备方法和应用的实施例来说明上述激光拉曼增强银胶的制备方法及其制备的激光拉曼增强银胶在三聚氰胺检测中的应用。

实施例1：

称取25mg硝酸银试剂(分析纯)溶于150mL高纯水中，得硝酸银水溶液；配制1％的柠檬酸钠溶液：称取1g分析纯的柠檬酸钠，用高纯水定容至100mL，其摩尔浓度为0.034mol/L。将上述硝酸银水溶液放置在400mL的烧杯中，在室温下剧烈搅拌30min。将混合均匀的硝酸银溶液置入微波炉加热，待溶液沸腾1min后，用小滴管向溶液中慢慢滴入1mL 1％的柠檬酸钠溶液，用玻璃棒迅速搅拌，使其保持均匀，再加热至沸腾，再滴加1mL 1％的柠檬酸钠溶液，用玻璃棒迅速搅拌，使其保持均匀。重复上述步骤，连续滴加4次，柠檬酸钠溶液的总量达到4mL，获得所述激光拉曼增强银胶。用高速离心机对激光拉曼增强银胶进行提纯，用10mL容积的离心管，在12000转/分钟条件下，离心5min，然后弃去离心管内透明上清液，每个离心管加入高纯水5mL，将离心管盖严，置入超声波清洗器中，在室温下超声震荡5min，使管内的纳米银颗粒与高纯水充分混合之后再次按照上述条件进行离心处理；离心三次后收集所有激光拉曼增强银胶银胶定容至定容至7～10mL。

实施例2：

将实施例1制备的已经纯化的激光拉曼增强银胶点在铝箔上，圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后，在滴加银胶的铝箔上点上三聚氰胺固体粉末，加避光罩，调节焦距，进行拉曼光谱测定，在特征峰674.2cm^-1强度最大可达56000(请参见图4)。

实施例3：

将实施例1制备的激光拉曼增强银胶与1mg/mL的三聚氰胺水溶液按照体积比为1∶1混合，然后点20μL在铝箔上，圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后，进行拉曼光谱测定，在701.3cm^-1处的峰强度达到24000(请参见图5)。

实施例4：

将实施例1制备的激光拉曼增强银胶将银胶点在铝箔上，每个圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后，再点上1mg/mL的三聚氰胺水溶液10μL，自然晾干后拉曼光谱测定，在701.3cm^-1处的峰强度达到17000(请参见图6)。

实施例5：

将实施例1制备的激光拉曼增强银胶将银胶点在铝箔上，每个圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后在室温下放置25h，再点上1mg/mL的三聚氰胺水溶液10μL，自然晾干后拉曼光谱测定，在679.6cm^-1处的峰强度达到28000(请参见图7)。

实施例6：

将实施例1制备的激光拉曼增强银胶将银胶点在铝箔上，每个圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后，再点上3mg/kg的三聚氰胺奶粉提取液10μL，自然晾干后拉曼光谱测定，在679.6cm^-1处的峰强度大于21000。(请参见图8)。其中，三聚氰胺奶粉提取液的制备方法为：称取2g(精确至0.01g)奶粉于50mL具塞塑三角瓶中，加入15mL三氯乙酸溶液(1％)和5mL乙腈，超声提取10min，再振荡提取10min后，以4000r/min离心10min。上清液经三氯乙酸溶液润湿的滤纸过滤后，用三氯乙酸溶液定容至25mL，移取5mL滤液转移至固相萃取柱(混合型阳离子交换固相萃取柱，基质为苯磺酸化的聚苯乙烯-二乙烯基苯高聚物，60mg，3mL)中。依次用3mL水和3mL甲醇洗涤，抽至近干后，用6mL氨化甲醇溶液(准确量取5mL氨水和95mL甲醇，混匀)洗脱。整个固相萃取过程流速不超过1mL/min。洗脱液于50℃下用氮气吹至近干，取残留物进行测定。

对比例1：

利用了激光拉曼光谱仪的遮光罩，测定纯净的三聚氰胺标准对照品(纯度为＞99.0％)固体粉末。得到主要特征峰674.2cm^-1，最大强度＞20000(请见图9)。

对比例2：

将20μL 1mg/mL的三聚氰胺水溶液直接点在铝箔上，圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后，进行拉曼光谱测定(请参见图10)。

对比例3：

将20μL纯水点在铝箔上，圆点的直径约为3mm，45℃电热烘箱干燥后，进行拉曼光谱测定(请参见图11)。

三聚氰胺的特征峰有385cm^-1、586.8cm^-1、674.2cm^-1、776.3cm^-1、985.1cm^-1、1559.8cm^-1等。从对比例1(图9)和实施例2(图4)得到的拉曼图谱上可以看出，采用拉曼增强银胶后，三聚氰胺固体粉末特征峰强度增加一倍多。比较实施例3和实施例4，可以看出，实施例3采用先混合拉曼增强银胶和三聚氰胺水溶液的方法所获得的拉曼信号强度大，而实施例4中，将纳米银胶干燥后，再点三聚氰胺水溶液的信号强度要小，但是将拉曼增强银胶干燥后室温放置25h后，特征峰679.6cm^-1的强度可以达到28000(请参见实施例5以及图7)。对比例2不采用拉曼增强银胶，其拉曼光谱图(图10)看不到三聚氰胺的特征峰，与对比例3中纯水的拉曼光谱图(图11)一样。需要说明的是，三聚氰胺固体与液体，以及液体本身在测定条件变化时特征峰会发生拉曼位移波数的变化(红移或蓝移)，如674.2cm^-1、701.3cm^-1、679.6cm^-1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，还包括对所述拉曼增强银胶进行离心纯化的步骤。

3.如权利要求1所述的拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，所述硝酸银溶液的溶度为9×10^-4～1.1×10^-3mol/L。

4.如权利要求2所述的拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，所述离心纯化是在10000～15000转/分钟的速度下，离心5～10min，去除上清液，沉淀加水后再超声分散。

5.如权利要求1所述的拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，所述搅拌或震荡的时间为20～40min。

6.如权利要求1所述的拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，所述沸腾保持1～3min。

7.如权利要求1所述的拉曼增强银胶的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸钠的滴加分3～5次进行。

8.如权利要求1～7所述的拉曼增强银胶的制备方法获得的拉曼增强银胶在拉曼光谱法检测三聚氰胺中的应用。

9.如权利要求8所述的拉曼增强银胶在拉曼光谱法检测三聚氰胺的应用，其特征在于，所述拉曼增强银胶点在铝箔上，烘干，室温放置24h后，再点三聚氰胺样品进行拉曼测定。

10.如权利要求9所述的拉曼增强银胶在拉曼光谱法检测三聚氰胺的应用，其特征在于，所述拉曼增强银胶点在铝箔上形成的银胶点的直径为2～4mm。