CN108459009A - 一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法，其特征是，包括如下步骤：（1）制备已知浓度的磷酸根标准溶液体系，测定其1613cm^‑1处的表面增强拉曼峰强度值为I；（2）制备空白对照溶液体系，亦测定其表面增强拉曼峰强度值为I₀；（3）计算ΔI=I₀‑I；（4）以ΔI对磷酸根的浓度做工作曲线；（5）制备被测样品溶液，测定其表面增强拉曼峰强度值为I_样品，计算ΔI_样品=I₀‑I_样品；（6）依据工作曲线，计算出被测样品中的磷酸根的浓度。这种方法采用金纳米花溶胶为基底，且以反应产物与探针分子进一步反应使得SERS强度与被测物的浓度呈线性关系，实现对目标物的定量测定，方法简便、选择性好、灵敏度高。

Description

一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法

技术领域

本发明涉及分析化学领域，具体是一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法。

背景技术

磷是衡量水环境富营养化标准之一，根据中国环境保护部的报道，在中国，磷的污染已经成为表面水体环境污染的重要因素之一。目前，水中的磷来自自然环境和人类活动，水体中磷的浓度在10微克每升与10毫克每升之间，同时会根据天气和地域发生变化。根据美国环境保护中心消息，尽管水体中磷和氮对于动植物来说都是重要的营养元素，但是，在不少条件下，在水体环境中，微量的磷增长，都可以导致一系列有害的反应：包括加速植物的增长，引起藻类的爆发，降低水中溶解氧，从而导致鱼群和水中动物死亡。因此监测水体中磷的含量十分有必要。目前测定磷酸根（PO₄ ^3-）的方法主要有流动注射法、磷钼杂多酸分光光度法、离子色谱法等。分光光度法所用仪器价格低廉, 但灵敏度不高，因此，研发磷酸根的测定方法具有重要意义。

表面增强拉曼光谱法（SERS）具有灵敏度高、选择性好等特点，已在无机物、有机物分析中得到应用，但这些方法中，主要是以固体基质作为拉曼光谱的基底，存在重现性差等缺点，对于定量测定方法不够准确。寻求一种以液体纳米溶胶为SERS基底，提高重现性和准确性是我们的追求，经查阅文献可知，以纳米溶胶为基底定量测定的方法不多，特别是以金纳米花溶胶为基底用表面增强拉曼光谱光谱法定量测定磷酸根的方法未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对测定磷酸根现有技术的不足，而提供一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法。这种方法采用金纳米花溶胶为基底，且以反应产物与探针分子进一步反应使得SERS强度与被测物的浓度呈线性关系，实现对目标物的定量测定，方法简便、选择性好、灵敏度高。

实现本发明目的的技术方案是：

一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法，与现有技术不同的是，包括如下步骤：

（1）制备已知浓度的磷酸根标准溶液体系：于不同的刻度试管中，依次加入50μL-400μL5.0mmol/L磷酸根标准溶液、20μL-100μL 0.2mol/L H₂SO₄溶液、30μL-80μL 10mmol/L的钼酸铵溶液、300μL-450μL 金纳米花溶胶和50μL-150μL 10μmol/L VBB溶液，静置5min，然后在上述每只刻度试管中各加入10μL-40μL 1mol/L NaCl溶液，用二次蒸馏水定容至2.0 mL；

（2）制备空白对照溶液体系：用步骤（1）的方法不加磷酸根标准溶液制备空白对照溶液体系；

（3）分别取按步骤（1）、（2）制备的磷酸根标准溶液体系及空白对照溶液体系倾入石英比色皿中，在拉曼光谱仪上，设定仪器参数，扫描获得体系的表面增强拉曼光谱，测定1613cm^-1处的表面增强拉曼峰强度值为I，同时测定空白对照溶液体系的表面增强拉曼峰强度值为I₀，计算ΔI = I₀ - I；

（4）以ΔI对磷酸根的浓度关系做工作曲线；

（5）依照步骤（1）的方法制备样品溶液，其中加入的磷酸根标准溶液替换为样品溶液，并按步骤（3）的方法测定样品溶液的表面增强拉曼峰强度值为I_样品，计算ΔI_样品= I₀ - I_样品；

（6）依据步骤（4）的工作曲线，计算出样品溶液磷酸根的含量。

上述的金纳米花溶胶（AuNF）的制备方法采用现有技术，具体为：取氯化金（HAuCl₄）用二次蒸馏水溶解为0.02mol/L，然后取0.25mL至锥形瓶中，加入3.75mL 二次蒸馏水，混匀，加入4mL 0.1mol/L pH=7.5 的4-羟基哌嗪乙磺酸钠溶液（HEPES），再加入二次蒸馏水36mL，混匀，再加入1.0mL 0.02mol/L HAuCl₄溶液，混匀，于25℃水浴中静置1小时，溶液由无色变为蓝色，最后变为浑浊的蓝紫色，用二次蒸馏水定容至50mL，其浓度以Au计算为 0.5mmol/L。

在本技术方案条件下，磷酸根与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸黄色化合物，该化合物与VBB探针分子反应，使得SERS强度降低，并且在一定范围内，随着磷酸根浓度的增大，其SERS强度线性降低，据此建立测定磷酸根的SERS定量分析方法。

这种方法的优点是：与现有的方法相比，这种方法采用金纳米花溶胶为基底，且以反应产物与分子探针反应使得SERS强度降低与目标检测物磷酸根浓度呈线性关系，方法简便、重现性好、选择性好、灵敏度高。

附图说明

图1为实施例中的表面增强拉曼光谱图。

图中，a.5mmol/L H₂SO₄–250µmol/L (NH₄)₆Mo₇O₂₄–0.1mmol/L AuNF-0.5µmol/LVBB–0.01mol/L NaCl b.a+125nmol/L PO₄ ^3- c.a+250nmol/L PO₄ ^3- d.a+500nmol/L PO₄ ^3-e.a+750 nmol/L PO₄ ^3- f. a+1000nmol/L PO₄ ^3-。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例：

一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法，包括如下步骤：

（1）制备已知浓度的磷酸根标准溶液体系：于不同的刻度试管中，分别加入50µL 、100µL、200µL、300µL和400µL 5.0mmol/L磷酸根标准溶液，再依次加入50μL 0.2mol/L H₂SO₄溶液、50μL 10mmol/L的钼酸铵溶液、400μL 金纳米花溶胶、100μL 10μmol/L VBB溶液，静置5min，然后在上述每只刻度试管中各加入20μL 1mol/L NaCl溶液，用二次蒸馏水定容至2.0mL；

（2）制备空白对照溶液体系：用步骤（1）的方法不加磷酸根标准溶液制备空白对照溶液体系；

（3）分别取按步骤（1）、(2）制备的磷酸根标准溶液体系及空白对照溶液体系倾入石英比色皿中，在DXR smart型拉曼光谱仪上，设定仪器参数激光功率为3.0mW，采集时间为2s，狭缝为25μm，扫描获得体系的表面增强拉曼光谱如图1，测定1613cm^-1处的表面增强拉曼峰强度值为I，同时测定空白对照溶液体系的表面增强拉曼峰强度值为I₀，计算ΔI = I₀ - I；

（4）以ΔI对磷酸根的浓度关系做工作曲线，获得线性回归方程为ΔI=2.29C+59.89，其中磷酸根浓度C的单位为nmol/L，测定线性范围为125-1000nmol/L，检出限为20nmol/L；

（5）样品测定：取桂林市育才路将军塘水、小东江溪水，用滤纸过滤，吸取0.1mL，依照步骤（1）的方法制备被测样品，其中加入的磷酸根标准溶液替换为被测样品，按步骤（2）-（4）操作，算出被测样品的ΔI _样品= I ₀ - I _样品；

（6）依据步骤（4）的工作曲线，计算出被测样品磷酸根的含量为0.034mmol/L、0.062mmol/L、0.082mmol/L；

本技术方案检测方法的验证：

取上述实施例步骤（5）中的水样各三份，分别加入浓度为0.05mmol/L的磷酸根标准溶液，进行加标回收实验，求得回收率分别为98.4%、99.2%、100.2%，相对标准偏差为4.4%、3.9%、3.7%。

说明本技术方案方法准确可靠。

Claims (1)

1.一种用表面增强拉曼光谱测定磷酸根的方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）制备已知浓度的磷酸根标准溶液体系：于不同的刻度试管中，依次加入50μL-400μL5.0mmol/L磷酸根标准溶液、20μL-100μL 0.2mol/L H₂SO₄溶液、30μL-80μL 10mmol/L的钼酸铵溶液、300μL-450μL 金纳米花溶胶和50μL-150μL 10μmol/L VBB溶液，静置5min，然后在上述每只刻度试管中各加入10μL-40μL 1mol/L NaCl溶液，用二次蒸馏水定容至2.0 mL；

（2）制备空白对照溶液体系：用步骤（1）的方法不加磷酸根标准溶液制备空白对照溶液体系；

（3）分别取按步骤（1）、(2）制备的磷酸根标准溶液体系及空白对照溶液体系倾入石英比色皿中，在拉曼光谱仪上，设定仪器参数，扫描获得体系的表面增强拉曼光谱，测定1613cm^-1处的表面增强拉曼峰强度值为I，同时测定空白对照溶液体系的表面增强拉曼峰强度值为I₀，计算ΔI = I₀ - I；

（4）以ΔI对磷酸根的浓度关系做工作曲线；

（5）依照步骤（1）的方法制备样品溶液，其中加入的磷酸根标准溶液替换为样品溶液，并按步骤（3）的方法测定样品溶液的表面增强拉曼峰强度值为I_样品，计算ΔI_样品 = I₀ - I_样品；

（6）依据步骤（4）的工作曲线，计算出样品溶液磷酸根的含量。