基于SERS光谱的水中氟离子和重金属离子检测

发布时间：2020-07-02 06:20

【摘要】：近几十年来,阴离子和金属离子受体的进展引起了相当大的关注,因为大量的生物学过程涉及阴离子和金属离子种类的分子识别,他们对人类的环境和健康起着非常大的作用。因此设计氟离子以及重金属离子的检测方法并实现其实际应用对人类具有重大的研究意义。本文基于表面增强拉曼光谱技术,通过合成以1,4-二酮-3,6-二苯基吡咯并[3,4-c]吡咯(DPP)为核心的探针分子DPP1和以对巯基苯胺(PATP)为核心的PATP-CHO探针分子,及其与银纳米粒子的结合实现了对氟离子和重金属离子的检测研究。本论文主要创新点如下:1.DPP化合物具有独特的光学性质以及良好的电子传输性能。通过在DPP上修饰一个烷基链(正丁基碘)来合成氟离子探针分子DPP1。并且利用DPP1探针与银基底结合通过SERS来实现水中氟离子的检测,巧妙的解决了目前水中氟离子检测困难的难题。通过对比SERS方法和荧光方法,表明SERS具有更好的优点。2.以PATP为核心分子,利用希夫碱反应将2,4-二羟基苯甲醛修饰在PATP上合成探针分子PATP-CHO。3.对探针分子PATP-CHO进行了紫外测试,探究了在不同金属离子的作用下探针分子PATP-CHO的吸收变化。结果表明,探针分子PATP-CHO对铜离子和铁离子具有特异性响应。4.制备了银纳米粒子,通过分析拉曼光谱的变化,探究了银纳米粒子和探针分子PATP-CHO结合后对金属离子的响应情况,结果表明,该方法能够检测几种不同的金属离子,并且进一步对反应过程的电荷转移机理提出了合理解释。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X832;O657.37
【图文】：

Fig 2.17 The process and mechanism of DPP1 sensing fluoride.如图 2.17 所示，DPP1 以水平状态吸附在银纳米载玻片上。因此，当向系统中加入氟化物时，DPP1 分子在基底上的取向发生变化，即 DPP1 分子变为垂直取向，这导致拉曼强度的增强。因此，通过利用 SERS 方法成功开发氟化物传感芯片，使得可以检测水溶液中的氟化物。因为氟化物改变分子和银膜之间的化学吸附的形式，所以通过改变氟化物浓度获得显着的响应。如图 2.18 所示，氟化物（TBAF，图 A）和氟化钠（图B）浓度分别为 0，1.0×10-8，1.0×10-7，1.0×10-6，1.0×10-5，1.0×10-4，1.0×10-1.0×10-2，1.0×10-1mol/L，强度逐渐提高。并且在氟离子浓度为 1.0×10-6mol/时，强度无明显增加，因此其检出限接近 1.0×10-6mol/L。此外，图 2.17 B 显示出了当使用 NaF 作为氟化物来源时，其结果相同。在每个氟离子浓度的测试中为了确保实验的准确性，我们在每个浓度下的测试均校正了硅片的信号的强度如图 2.19 A和 B所示。

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