多環(huán)芳烴水溶液的表面增強(qiáng)拉曼光譜研究.pdf

1、多環(huán)芳烴是一類廣泛存在于自然環(huán)境中的兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)以稠環(huán)形式連接形成的持久性有機(jī)污染物，其較強(qiáng)的致癌、致畸和致突變作用，給生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來(lái)極大危害，已被世界各國(guó)列為優(yōu)先控制污染物。目前應(yīng)用于多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法雖靈敏度較高，但儀器昂貴，操作繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，只能在實(shí)驗(yàn)室使用而無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)原位監(jiān)測(cè)。表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)光譜作為一種識(shí)別和區(qū)分不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)的指紋光譜，具有信息含量豐富、靈敏度高、無(wú)需樣品預(yù)處理且操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，有望

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)水中痕量污染物PAHs的實(shí)時(shí)快速探測(cè)。為了應(yīng)用SERS光譜技術(shù)探測(cè)PAHs，實(shí)驗(yàn)室搭建拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)，以金溶膠與金溶膠膜為基底，對(duì)多環(huán)芳烴中常見(jiàn)的萘、蒽、菲、芘進(jìn)行了探測(cè)與分析。
　　 本文分別以金屬溶膠法與自組裝法制備了SERS活性基底并進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。首先采用檸檬酸鈉還原氯金酸的方法制備金溶膠，研究了加熱時(shí)間對(duì)金溶膠光學(xué)性質(zhì)及SERS活性的影響，將加熱時(shí)間確定為1小時(shí)，通過(guò)改變加入檸檬酸鈉量的多少合成了平均粒徑分別為

3、23±2nm、32±3nm、40±5nm、58±8nm、65±9nm的金納米顆粒。為了提高PAHs的探測(cè)靈敏度，探索研究了pH值、氯離子對(duì)溶膠光學(xué)性質(zhì)及多環(huán)芳烴增強(qiáng)效果的影響，研究表明改變pH值及加入氯離子均能促進(jìn)納米顆粒的聚集，有效增強(qiáng)多環(huán)芳烴的拉曼信號(hào)，通過(guò)對(duì)比，pH=13時(shí)效果最佳，說(shuō)明OH-離子能更好地促進(jìn)多環(huán)芳烴分子與納米顆粒的吸附，起到“搭橋”作用，與pH=6相比，pH=13時(shí)譜線強(qiáng)度提高20倍以上，繼續(xù)研究了pH=13條件

4、下不同粒徑金溶膠在632.8nm激發(fā)光下增強(qiáng)效果的不同，確定了金溶膠體系在632.8nm激發(fā)光下對(duì)PAHs探測(cè)的最優(yōu)參數(shù)為平均粒徑為32±3nm且溶液pH=13。進(jìn)一步采用改進(jìn)的自組裝法制備了金溶膠膜，分別將三氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)處理的石英片輪流浸入金溶膠和吡咯烷酮溶液制備了不同層數(shù)的金溶膠膜，研究了785nm激發(fā)光下不同層數(shù)金溶膠膜SERS活性的差異，消光光譜顯示層數(shù)不同會(huì)改變等離子共振吸收峰的位置，并確定5層金溶膠膜的增

5、強(qiáng)效果最好。
　　 以參數(shù)優(yōu)化的金溶膠為基底，通過(guò)搭建的632.8nm光譜探測(cè)系統(tǒng)，對(duì)不同濃度的萘、蒽、菲、芘溶液及混合溶液進(jìn)行了SERS光譜探測(cè)，并對(duì)特征峰位進(jìn)行了初步歸屬，探測(cè)到的最低濃度分別為20nM、4nM、4nM、4nM，以溶液濃度和特征峰強(qiáng)度為研究對(duì)象進(jìn)行了線性擬合，線性擬合相關(guān)系數(shù)均在0.985以上，混合溶液的SERS光譜中，由于競(jìng)爭(zhēng)吸附及相互之間的干擾，峰強(qiáng)稍微有所降低，仍能清晰地分辨出各自的特征峰。以5層金溶膠