CN109709084A - 半胱胺修饰金纳米棒方法及检测乙酰甲胺磷的基片和方法 - Google Patents
半胱胺修饰金纳米棒方法及检测乙酰甲胺磷的基片和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明特别涉及一种半胱胺修饰金纳米棒方法，包括以下步骤：(A)取金纳米棒溶液并进行清洗，清洗后加入超纯水后混匀，其中金纳米棒溶液中金纳米棒的长为60～70nm、宽为20～23nm；(B)将清洗后的金纳米棒溶液和半胱胺溶液按照9:1的体积比进行混合后加入装有磁子的容量瓶中，其中半胱胺溶液的浓度为10‑6mol/L；(C)将容量瓶放在搅拌机上搅拌60～90min；(D)搅拌后吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液放进离心机中进行离心后吸出上层清液后即得到半胱胺修饰金纳米棒；还公开了检测乙酰甲胺磷的基片和方法。半胱胺修饰的金纳米棒形态稳定、均一，增强效果更优；同时，金纳米棒上的胺离子与乙酰甲胺磷分子之间存在吸附作用，从而实现对乙酰甲胺磷残留的高灵敏检测。
Description
技术领域
本发明涉及SERS检测技术领域，特别涉及一种半胱胺修饰金纳米棒方法及检测乙酰甲胺磷的基片和方法。
背景技术
乙酰甲胺磷是一种缓效型杀虫剂，具有胃毒和触杀作用，适用于蔬菜、茶树、烟草、果树、棉花、水稻、小麦、油菜等作物中多种咀嚼式、刺吸式口器害虫和害螨及卫生害虫的防治。过量、超期以及不合理施用方式容易造成农作物中的乙酰甲胺磷残留超标。传统检测方式如气相色谱质谱法、高效液相色谱法等，精度较高，但预处理繁琐、耗时较长且费用昂贵，不适用于解决广泛存在的残留问题。表面增强拉曼光谱(简称SERS)由于检测快速、试剂消耗少、灵敏度高以及不受水体干扰，在农药残留的快速检测中具有巨大优势。乙酰甲胺磷作为一种拉曼散射截面较小的分子，拉曼响应较弱，常规基底如金纳米颗粒、金纳米棒和银纳米颗粒对其增强效果不明显。因此，设计一种面向乙酰甲胺磷检测的新型增强基底具有重要意义。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种半胱胺修饰金纳米棒方法，实现对乙酰甲胺磷残留的高灵敏检测。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种半胱胺修饰金纳米棒方法，包括以下步骤：(A)取金纳米棒溶液并进行清洗，清洗后加入超纯水后混匀，其中金纳米棒溶液中金纳米棒的长为60～70nm、宽为20～23nm；(B)将清洗后的金纳米棒溶液和半胱胺溶液按照9:1的体积比进行混合后加入装有磁子的容量瓶中，其中半胱胺溶液的浓度为10-6mol/L；(C)将容量瓶放在搅拌机上搅拌60～90min；(D)搅拌后吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液放进离心机中进行离心后吸出上层清液后即得到半胱胺修饰金纳米棒。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：半胱胺修饰的金纳米棒表面带正电，在溶液体系中由于颗粒间同电荷的排斥作用使得金纳米棒均匀分散且稳定存在，因此，半胱胺修饰的金纳米棒形态稳定、均一，增强效果更优；同时，金纳米棒上的胺离子与乙酰甲胺磷分子之间存在吸附作用，拉近了金纳米棒与乙酰甲胺磷分子的距离，进一步提升了增强效果，从而实现对乙酰甲胺磷残留的高灵敏检测。
本发明的第二个目的在于提供一种检测乙酰甲胺磷的基片，便于携带、检测方便。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种检测乙酰甲胺磷的基片，包括底片和底片上表面的固态SERS基底，所述的底片由光滑不透光镜面材料制成，固态SERS基底由半胱胺修饰金纳米棒溶液滴在底片上静置后形成。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：由底片和固态SERS基底构成的基片，基片的结构简单，体积小，非常便于携带，同时，用基片来检测乙酰甲胺磷的浓度也非常方便，只需要将待测溶液滴在基片上即可。
本发明的第三个目的在于提供一种检测乙酰甲胺磷的方法，实现对乙酰甲胺磷残留的高灵敏检测。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种检测乙酰甲胺磷的方法，包括以下步骤：(S1)将半胱胺修饰在金纳米棒上；(S2)将半胱胺修饰金纳米棒溶液滴在底片上，常温下静置后形成固态SERS基底；(S3)向干燥后的固态SERS基底上滴加待测溶液进行反应后等待自然变干；(S4)将反应后的底片放在拉曼光谱仪的物镜下，打开激光，随机选取不同的位置进行检测；(S5)对检测后的光谱图进行处理即可得到待测溶液中乙酰甲胺磷的浓度。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本检测方法灵敏度高，比原有的方法所检测到的乙酰甲胺磷的灵敏度要提高数十倍，可达到国家规定的乙酰甲胺磷检测下限；同时，本方法检测响应快速，直接采用干态成膜的半胱胺修饰的金纳米棒为SERS基底对乙酰甲胺磷进行检测，无需复杂前处理过程，整个流程不超过2分钟，使用起来非常方便。
附图说明
图1是本发明的检测原理图；
图2是金纳米棒与使用半胱胺修饰的金纳米棒作为SERS基底检测浓度为100mg/l的乙酰甲胺磷SERS光谱对比图；
具体实施方式
下面结合图1至图2，对本发明做进一步详细叙述。
本发明公开了一种半胱胺修饰金纳米棒方法，包括以下步骤：(A)取金纳米棒溶液并进行清洗，清洗后加入超纯水后混匀，其中金纳米棒溶液中金纳米棒的长为60～70nm、宽为20～23nm；(B)将清洗后的金纳米棒溶液和半胱胺溶液按照9:1的体积比进行混合后加入装有磁子的容量瓶中，其中半胱胺溶液的浓度为10-6mol/L；(C)将容量瓶放在搅拌机上搅拌60～90min；(D)搅拌后吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液放进离心机中进行离心后吸出上层清液后即得到半胱胺修饰金纳米棒。半胱胺修饰的金纳米棒表面带正电，在溶液体系中由于颗粒间同电荷的排斥作用使得金纳米棒均匀分散且稳定存在，因此，半胱胺修饰的金纳米棒形态稳定、均一，增强效果更优；同时，金纳米棒上的胺离子与乙酰甲胺磷分子之间存在吸附作用，拉近了金纳米棒与乙酰甲胺磷分子的距离，进一步提升了增强效果，从而实现对乙酰甲胺磷残留的高灵敏检测，检测原理如图1所示。
清洗的方法有很多，本发明中优选地，所述的步骤A中，按如下步骤进行清洗：(A1)用移液枪吸取9mL金纳米棒溶液放在9个1.5mL的离心管中，每个离心管中放1mL金纳米棒溶液；(A2)离心机以8200r/min的转速对9个离心管离心10min，离心结束后去除上层清液保留底部物质；(A3)向9个离心管中分别加入1mL超纯水摇匀，超声分散2～3min；(A4)分散后，离心机以7500～7900r/min的转速对9个离心管离心10min，离心结束后去除上层清液保留底部物质；(A5)重复步骤A3，根据分散后的溶液上层泡沫量判断是否清洗干净，若清洗干净，则执行步骤B，否则返回步骤A4。通过以上步骤，可以很好地对金纳米棒进行清洗，清洗后的金纳米棒更容易进行半胱胺修饰。由于这里使用了9个离心管，每个离心管中有1mL的金纳米棒溶液，再进行与半胱胺溶液混合时，直接加入1mL的半胱胺溶液即可满足9:1的比例了，即所述的步骤B中，容量瓶容量为50mL，将步骤A5中获得的金纳米棒溶液移至容量瓶中，并向容量瓶中加入1mL半胱胺溶液。
进一步地，所述的步骤D中，吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液为1mL，离心机以4700r/min的转速进行离心10min。进行离心后，可以充分的混合金纳米棒溶液和半胱胺溶液，让半胱胺可以可靠的修饰在金纳米棒上。
优选地，所述的步骤A中，金纳米棒采用种子生长合成法制成，可参考2014年湖南大学许东发表的《金纳米棒的合成、加工及作为方向探针在单分子成像上的应用》；所有步骤均在22℃～28℃的环境温度下进行的，选用25℃的室温最佳。
本发明还公开了一种检测乙酰甲胺磷的基片，包括底片和底片上表面的固态SERS基底，所述的底片由光滑不透光镜面材料制成，优选采用硅片，固态SERS基底由半胱胺修饰金纳米棒溶液滴在底片上静置后形成，这个静置在常温下即可，一般几分钟左右即可形成固态SERS基底，优选地，所述的半胱胺修饰金纳米棒按前述的步骤A-D制成。由底片和固态SERS基底构成的基片，基片的结构简单，体积小，非常便于携带，同时，用基片来检测乙酰甲胺磷的浓度也非常方便，只需要将待测溶液滴在基片上即可。
本发明还公开了一种检测乙酰甲胺磷的方法，包括以下步骤：(S1)将半胱胺修饰在金纳米棒上；(S2)将半胱胺修饰金纳米棒溶液滴在底片上，常温下静置后形成固态SERS基底；(S3)向干燥后的固态SERS基底上滴加待测溶液进行反应后等待自然变干；(S4)将反应后的底片放在拉曼光谱仪的物镜下，打开激光，随机选取不同的位置进行检测；(S5)对检测后的光谱图进行处理即可得到待测溶液中乙酰甲胺磷的浓度。所述的步骤S1中，按照步骤A-D将半胱胺修饰在金纳米棒上：所述的步骤S2中，底片由光滑不透光镜面材料制成。本检测方法灵敏度高，比原有的方法所检测到的乙酰甲胺磷的灵敏度要提高数十倍，可达到国家规定的乙酰甲胺磷检测下限；同时，本方法检测响应快速，直接采用干态成膜的半胱胺修饰的金纳米棒为SERS基底对乙酰甲胺磷进行检测，无需复杂前处理过程，整个流程不超过2分钟，使用起来非常方便。
图2所示的即为金纳米棒与使用半胱胺修饰的金纳米棒作为SERS基底检测浓度为100mg/l的乙酰甲胺磷SERS光谱对比图，图中，竖直方向的虚线为特征峰的位置，上曲线为半胱胺修饰的金纳米棒作为SERS基底进行浓度检测时的光谱图，下曲线为金纳米棒作为基底进行浓度检测时的光谱图，从两个曲线可以看出，修饰半胱胺以后的金纳米棒在进行乙酰甲胺磷浓度检测时，光谱强度要强非常多。
Claims (9)
1.一种半胱胺修饰金纳米棒方法，其特征在于：包括以下步骤：
(A)取金纳米棒溶液并进行清洗，清洗后加入超纯水后混匀，其中金纳米棒溶液中金纳米棒的长为60～70nm、宽为20～23nm；
(B)将清洗后的金纳米棒溶液和半胱胺溶液按照9:1的体积比进行混合后加入装有磁子的容量瓶中，其中半胱胺溶液的浓度为10-6mol/L；
(C)将容量瓶放在搅拌机上搅拌60～90min；
(D)搅拌后吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液放进离心机中进行离心后吸出上层清液后即得到半胱胺修饰金纳米棒。
2.如权利要求1所述的半胱胺修饰金纳米棒方法，其特征在于：所述的步骤A中，按如下步骤进行清洗：
(A1)用移液枪吸取9mL金纳米棒溶液放在9个1.5mL的离心管中，每个离心管中放1mL金纳米棒溶液；
(A2)离心机以8200r/min的转速对9个离心管离心10min，离心结束后去除上层清液保留底部物质；
(A3)向9个离心管中分别加入1mL超纯水摇匀，超声分散2～3min；
(A4)分散后，离心机以7500～7900r/min的转速对9个离心管离心10min，离心结束后去除上层清液保留底部物质；
(A5)重复步骤A3，根据分散后的溶液上层泡沫量判断是否清洗干净，若清洗干净，则执行步骤B，否则返回步骤A4。
3.如权利要求2所述的半胱胺修饰金纳米棒方法，其特征在于：所述的步骤B中，容量瓶容量为50mL，将步骤A5中获得的金纳米棒溶液移至容量瓶中，并向容量瓶中加入1mL半胱胺溶液。
4.如权利要求3所述的半胱胺修饰金纳米棒方法，其特征在于：所述的步骤D中，吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液为1mL，离心机以4700r/min的转速进行离心10min。
5.如权利要求1-4任一项所述的半胱胺修饰金纳米棒方法，其特征在于：所述的步骤A中，金纳米棒采用种子生长合成法制成；所有步骤均在22℃～28℃的环境温度下进行的。
6.一种检测乙酰甲胺磷的基片，其特征在于：包括底片和底片上表面的固态SERS基底，所述的底片由光滑不透光镜面材料制成，固态SERS基底由半胱胺修饰金纳米棒溶液滴在底片上静置后形成。
7.如权利要求6所述的检测乙酰甲胺磷的基片，其特征在于：所述的半胱胺修饰金纳米棒按如下步骤制成：
(A)取金纳米棒溶液并进行清洗，清洗后加入超纯水后混匀，其中金纳米棒溶液中金纳米棒的长为60～70nm、宽为20～23nm；
(B)将清洗后的金纳米棒溶液和半胱胺溶液按照9:1的体积比进行混合后加入装有磁子的容量瓶中，其中半胱胺溶液的浓度为10-6mol/L；
(C)将容量瓶放在搅拌机上搅拌60～90min；
(D)搅拌后吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液放进离心机中进行离心后吸出上层清液后即得到半胱胺修饰金纳米棒。
8.一种检测乙酰甲胺磷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(S1)将半胱胺修饰在金纳米棒上；
(S2)将半胱胺修饰金纳米棒溶液滴在底片上，常温下静置后形成固态SERS基底；
(S3)向干燥后的固态SERS基底上滴加待测溶液进行反应后等待自然变干；
(S4)将反应后的底片放在拉曼光谱仪的物镜下，打开激光，随机选取不同的位置进行检测；
(S5)对检测后的光谱图进行处理即可得到待测溶液中乙酰甲胺磷的浓度。
9.如权利要求8所述的检测乙酰甲胺磷的方法，其特征在于：所述的步骤S1中，按如下步骤将半胱胺修饰在金纳米棒上：
(A)取金纳米棒溶液并进行清洗，清洗后加入超纯水后混匀，其中金纳米棒溶液中金纳米棒的长为60～70nm、宽为20～23nm；
(B)将清洗后的金纳米棒溶液和半胱胺溶液按照9:1的体积比进行混合后加入装有磁子的容量瓶中，其中半胱胺溶液的浓度为10-6mol/L；
(C)将容量瓶放在搅拌机上搅拌60～90min；
(D)搅拌后吸取半胱胺修饰的金纳米棒溶液放进离心机中进行离心后吸出上层清液后即得到半胱胺修饰金纳米棒；
所述的步骤S2中，底片由光滑不透光镜面材料制成。
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- 2019-01-04 CN CN201910008272.9A patent/CN109709084B/zh active Active
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| CN113275583B (zh) * | 2021-05-11 | 2022-07-01 | 安徽大学 | 面向农药残留的sers基底制备方法及检测方法 |
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| CN109709084B (zh) | 2021-05-18 |
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