CN108548805A - 拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于分析检测技术领域，公开了一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法。所述方法为：将纳米银溶胶滴加于待测样品表面或与待测样品混合，然后将样品置于拉曼光谱仪的反射光路中进行拉曼光谱检测。本发明方法可以在一定程度上消除荧光的干扰，对于较强荧光的物质可以得到较好的谱图，尤适用于粉末状物质。本发明的方法简便、有效，适用于快速检测。由于采用本方法时谱峰没有增强，因此通常可以与正常拉曼实验的结果进行比较。

Description

拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法。

背景技术

印度物理学家拉曼(C.V.Raman)等人于1928年发现了一种新的可见光的散射现象，发生这种散射时散射光的频率会发生一定程度的变化，这种现象称为拉曼散射。拉曼散射是由物质的光学声子等声子产生的。由于发现了拉曼效应和拉曼散射，拉曼于1930年获得了诺贝尔物理学奖。拉曼现象是一种光的非弹性散射现象，这个过程中光子和声子发生了能量的交换，可用拉曼的“虚能级”来解释。进行常规拉曼实验时，入射光的能量比较低，发生的散射称为正常拉曼散射，是一种线性现象；通常收集频率降低的光子的信号——这称作斯托克斯线，因为这时斯托克斯线强于反斯托克斯线。

拉曼光谱的应用范围很广泛，在新材料、新能源、催化过程、生物医学、物理学、地质、考古、司法等学科领域有非常重要的应用，如石墨烯、氮化碳、催化剂、壳聚糖、稀土矿物、壁画等研究领域都采用拉曼光谱作为重要的表征手段。拉曼光谱有力地促进了这些领域的发展。

但是拉曼光谱经常会受到荧光的干扰，这是困扰拉曼光谱研究的最棘手的问题之一。分子荧光是分子中的外层电子吸收光子跃迁至第一电子激发态，并再发射光子的过程，荧光的波长大于入射光的波长且比拉曼散射光的强度高几个数量级。当拉曼散射的虚能级与电子的真实能级接近时，荧光的波数就会与拉曼散射光的波数接近，从而对拉曼光谱的检测造成很大干扰。当荧光干扰比较强烈时，可使分析无法进行。而很多被研究的物质都会发生荧光干扰现象，因此克服荧光干扰非常重要。目前采用的方法有很多，比如变更激发波长、缩短采集时间、改小狭缝、光漂白，以及加入淬灭剂等。但荧光干扰比较强烈时，必须采用加入淬灭剂的方法。然而有些时候，加入淬灭剂的方法并不可行(比如对于块状样品)，因此必须采用其它方法克服荧光的干扰。

纳米银是最常用的表面增强基底，在表面增强拉曼光谱(SERS)的实验中有广泛应用，但人们往往只关注的是其增强作用。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法。该方法只利用其淬灭荧光的性质，显示了纳米银溶胶有更广泛的用途。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法，包括如下步骤：将纳米银溶胶滴加于待测样品表面或与待测样品混合，然后将样品置于拉曼光谱仪的反射光路中进行拉曼光谱检测。

优选地，所述纳米银溶胶的平均粒径为50nm。纳米银溶胶可通过柠檬酸钠还原硝酸银的方法制备。具体制备步骤如下：

将AgNO₃溶液加热至沸腾，然后加入柠檬酸钠溶液，搅拌反应后自然冷却，得到黄绿色纳米银溶胶。

优选地，所述待测样品为块状样品，或平铺于载玻片上的粉末状样品。

优选地，所述拉曼光谱检测的激发波长为532nm、633nm或者785nm。

本方法的方法具有如下优点及有益效果：

对于有较强荧光的粉末状样品，通过本方法可以获得较好的谱图，且制样方法简便易行，适合快速检测。对于块状样品，也有一定的荧光淬灭效果。由于本方法不会增强拉曼光谱的谱峰，因此本实验得到的结果通常可以与正常实验的结果(不进行表面增强)进行比较。在进行表面增强实验时，谱峰的波数往往会发生变化，所以通常不宜和正常实验的结果进行比较。另外在通常的表面增强实验中待测物质一般是溶于水的，而本发明中待测物质完全不溶于水。

附图说明

图1为本发明实施例1中样品使用纳米银溶胶前(A)后(B)的拉曼光谱图。

图2为本发明实施例2中样品使用纳米银溶胶前(A)后(B)的拉曼光谱图。

图3为本发明实施例3中样品使用纳米银溶胶前(A)后(B)的拉曼光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

以下实施例中所用纳米银溶胶采用P.C.Lee的经典方法制备：

称取1.0485g二水合柠檬酸钠于100mL容量瓶中并用去离子水定容，这时柠檬酸钠的浓度为0.92％(m/V)。配制0.10mol/L的AgNO₃溶液，取1mL加入到盛有100mL去离子水中的烧杯中，设定电热板温度为100℃，加热至沸。然后用移液枪加入2mL配制好的柠檬酸钠溶液，迅速搅拌，并让溶液保持微沸状态，需要时适当补充去离子水。反应1h后停止加热并使其自然冷却，这时溶液呈浑浊的黄绿色。制得的银纳米颗粒基本为球形，平均粒径为50nm。在常温避光条件下，该溶液可以保存三个月。

实施例1

本实施例样品为环氧树脂板。该样品为商品化的产品，外观呈黄色，厚度为1mm。经红外光谱分析，确认其中的聚合物确为环氧树脂，填料的主要成分为碳酸钙(CaCO₃)，另有少量的玻璃纤维。纯的环氧树脂在拉曼光谱中显示强荧光，由于该产品填料含量较高，故样品显示较强荧光。对本实施例样品进行拉曼光谱检测，实施方法如下：

(1)样品准备：

用锯条从板材上锯下0.5mm×0.5mm的小块，作为待测样品。用卷纸擦拭干净表面。

(2)滴加纳米银溶胶：

对于块状样品，滴加一滴纳米银溶胶于样品上，保持液体呈半球状。静置半分钟，待测。

(3)拉曼光谱检测：

将样品置于拉曼光谱仪的反射光路中进行检测。仪器条件为：激发波长532nm，到样品上的功率6mW，10X镜头，光栅600gr/mm，针孔400μm，狭缝100μm，累积时间6s，累积5次。

本实施例样品使用纳米银溶胶前后的拉曼光谱图分别见图1中的A和B图。由图可见，在滴加纳米银溶胶后，整个光谱图变得平缓，1600cm^-1处的谱峰(苯环的特征峰)峰形变得尖锐，且裂分更加明显。这说明荧光效应降低，峰形得到改善。值得注意的是，该峰的强度基本没有变化，滴加纳米银前后强度都在2000cnt左右，表明纳米银起到了只淬灭荧光但不增强拉曼峰的效果。

实施例2

本实施例样品为石墨烯，外观为黑色粉末。由于制备过程中使用了某种添加剂，故样品显示较强荧光，石墨烯的D峰、G峰和2D峰均无法观察到。对本实施例样品进行拉曼光谱检测，实施方法如下：

(1)样品准备：

取少量样品置于载玻片上，其上滴加2～3滴纳米银溶胶，用一次性吸管轻轻搅拌使其混合均匀，静置1min待测。

(2)拉曼光谱检测：

将样品置于拉曼光谱仪的反射光路中进行检测。仪器条件为：激发波长532nm，到样品上的功率0.6mW，10X镜头，光栅600gr/mm，针孔400μm，狭缝100μm，累积时间10s，累积4次。选点时，注意选择浸泡在溶液中的颗粒，这样的颗粒和纳米银接触更充分。

本实施例样品使用纳米银溶胶前后的拉曼光谱图分别见图2中的A和B图。由图可见，在滴加纳米银后，石墨烯的D峰(约1330cm^-1)、G峰(约1590cm^-1)和2D峰(约2700cm^-1)均可清楚地观察到，且强度较高，信噪比较好。整个曲线比较平缓，荧光明显减弱。由于荧光越弱拉曼峰的强度越高，滴加纳米银后的谱图表明石墨烯的峰从强荧光背景中分离了出来。

实施例3

本实施例样品为氮化碳(C₃N₄)，外观为黄色粉末，由双氰胺在马弗炉中高温加热制备。由于对工艺进行了控制，该氮化碳样品只显示较强荧光，和通常的显示极为强烈荧光的氮化碳样品有所不同。对本实施例样品进行拉曼光谱检测，实施方法如下：

(1)样品准备：

取少量样品置于载玻片上，其上滴加2～3滴纳米银溶胶，用一次性吸管轻轻搅拌使其混合均匀，静置2min待测。

(2)拉曼光谱检测：

将样品置于拉曼光谱仪的反射光路中进行检测。仪器条件为：激发波长785nm，到样品上的功率30mW，50X长焦镜头，光栅1200gr/mm，针孔400μm，狭缝100μm，累积时间5s，累积4次。选点时，注意选择浸泡在溶液中的颗粒，这样的颗粒和纳米银接触更充分。

本实施例样品使用纳米银溶胶前后的拉曼光谱图分别见图3中的A和B图。由图可见，在滴加纳米银后，整个谱图比滴加之前变得大为平滑；氮化碳的两个峰703cm^-1和1230cm^-1的信噪比大大改善，且峰强并没有提高。这说明，纳米银对荧光产生了淬灭效应，但对拉曼谱峰没有增强。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法，其特征在于包括如下步骤：将纳米银溶胶滴加于待测样品表面或与待测样品混合，然后将样品置于拉曼光谱仪的反射光路中进行拉曼光谱检测。

2.根据权利要求1所述的一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法，其特征在于：所述纳米银溶胶的平均粒径为50nm。

3.根据权利要求1所述的一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法，其特征在于：所述待测样品为块状样品，或平铺于载玻片上的粉末状样品。

4.根据权利要求1所述的一种拉曼光谱中用纳米银溶胶淬灭荧光的方法，其特征在于：所述拉曼光谱检测的激发波长为532nm、633nm或者785nm。