重金屬離子的磁富集及基于表面增強(qiáng)拉曼光譜的檢測.pdf

1、科學(xué)研究證明,人體中含有多種金屬元素,它們與人體的健康關(guān)系緊密。金屬離子伴隨著我們的生活,參與了自然和人體某些重要的生理過程。金屬元素雖然在體內(nèi)含量很少,但它們在生命過程中的作用不可低估,故其富集分離與濃度的測定變得尤為重要。本文探索借助核殼磁性金屬復(fù)合納米粒子的磁性內(nèi)核和外殼金層,通過殼層表面修飾分子上的羧基的配位化學(xué)將重金屬離子固定,利用外加磁場實(shí)現(xiàn)富集分離,最后通過表面增強(qiáng)拉曼光譜進(jìn)行富集效率的檢測。主要研究內(nèi)容如下：
　　

2、 ⑴優(yōu)化基于表面增強(qiáng)拉曼光譜的重金屬離子的檢測方法。對比了機(jī)械拋光金片,原子級平滑金基底以及功能化硅片基底對組裝檢測用三明治結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明機(jī)械拋光基底本身的增強(qiáng)效應(yīng)可干擾檢測；功能化硅片的組裝過程較為復(fù)雜,缺乏耦合作用而使檢測靈敏度降低。原子級平滑基底表面無增強(qiáng)效應(yīng)且其與外層納米粒子的耦合作用可提高檢測靈敏度。對比了不同鏈長和結(jié)構(gòu)且具有羧基的分子,發(fā)現(xiàn)巰基苯甲酸是合適的作為重金屬離子固定的功能分子和SERS檢測的標(biāo)記分子。利用重

3、金屬離子與羧酸的配位化學(xué)連接功能化的納米粒子,研究粒子間的耦合效應(yīng),為檢測提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　 ⑵引入磁性復(fù)合納米結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)重金屬離子的磁富集。利用共沉淀法制備Fe2O3內(nèi)核,通過還原氯金酸在其表面包裹金殼層,控制包裹層厚度使Fe2O3@Au核殼粒子同時表現(xiàn)出內(nèi)核的磁性和外層金殼層的可修飾性。通過自組裝在金殼層表面修飾含巰基和羧基的分子,利用羧酸與重金屬離子的配位化學(xué)將重金屬離子固定至核殼結(jié)構(gòu)納米粒子表面。對納米粒子施加磁場,使

4、固定重金屬離子的磁性納米粒子富集,實(shí)現(xiàn)重金屬離子(Cu2+,Pb2+,Zn2+)從溶液中分離。研究了磁富集時間與溶液中重金屬離子濃度變化關(guān)系。
　　 ⑶發(fā)展重金屬離子磁富集效率的高靈敏度評估技術(shù)。構(gòu)建“MBA修飾的金基底/重金屬離子/MBA修飾的金納米粒子,三明治結(jié)構(gòu),運(yùn)用SERS技術(shù)讀出MBA的信號間接體現(xiàn)體系中含有重金屬離子以及可能的濃度范圍。通過比較重金屬離子磁富集分離前后組裝的三明治結(jié)構(gòu)SERS信號的強(qiáng)度變化,判斷磁富集

5、前后其濃度的變化,研究發(fā)現(xiàn),在磁場施加的初始階段其濃度降低十分迅速,對原始溶液為10-2 mol/L銅離子溶液經(jīng)磁富集后其濃度約降低10個數(shù)量級,可見該方法適于評估磁分離的效率。
　　 ⑷實(shí)現(xiàn)鉻酸根的檢測,磁富集和分離。通過介質(zhì)中水與鉻酸根離子以及修飾在金基底和金納米粒子表面的羧酸根形成氫鍵而構(gòu)建“巰基苯甲酸-金基底/鉻酸根-水/巰基苯甲酸-金納米粒子”三明治結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉻酸根離子的間接檢測。通過引入功能化的Fe2O3@Au核殼磁性