RU2620169C1 - Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема - Google Patents

Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема Download PDF

Info

Publication number
RU2620169C1
RU2620169C1 RU2016121527A RU2016121527A RU2620169C1 RU 2620169 C1 RU2620169 C1 RU 2620169C1 RU 2016121527 A RU2016121527 A RU 2016121527A RU 2016121527 A RU2016121527 A RU 2016121527A RU 2620169 C1 RU2620169 C1 RU 2620169C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentration
silver
silica
adsorbates
determining
Prior art date
Application number
RU2016121527A
Other languages
English (en)
Inventor
Надежда Степановна Тихомирова
Валерий Вениаминович Брюханов
Василий Анатольевич Слежкин
Илья Геннадьевич Самусев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта)
Priority to RU2016121527A priority Critical patent/RU2620169C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2620169C1 publication Critical patent/RU2620169C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22Fuels; Explosives
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76Chemiluminescence; Bioluminescence

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области нанотехнологий, а также может быть использовано в биологии, медицине, гетерогенном катализе. Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц (НЧ) серебра на поверхности нанопористого кремнезема включает приготовление раствора исследуемого вещества, извлечение исследуемого вещества из раствора сорбентом, измерение интенсивности флуоресценции органолюминофора в присутствии исследуемого вещества, определение неизвестной поверхностной концентрации исследуемого вещества по градуировочному графику, где в качестве сорбента используют немодифицированный кремнезем, в качестве адсорбата - монодисперсные наночастицы серебра и молекулы органолюминофора - Родамина 6Ж, интенсивность флуоресценции измеряют при возбуждении на плазмонной длине волны 420 нм, измерение проводят при комнатной температуре. Достигается высокая чувствительность способа определения концентрации адсорбатов НЧ серебра на поверхности кремнезема в пределах (10-11-10-7) нм-2. 3 пр., 1 ил.

Description

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности для определения концентрации адсорбатов наночастиц (НЧ) серебра на поверхности нанопористого кремнезема, и может быть использовано для создания сенсорного устройства для обнаружения и определения поверхностной концентрации НЧ серебра на кремнеземе, а также может быть использовано в биологии, медицине, гетерогенном катализе при создании композиционных систем Ag/SiO2.
Известен способ определения платины (II) (патент на изобретение РФ №2387991, G01N 31/22, G01N 21/76, опубликован 27.04.2010 г.), включающий приготовление раствора платины (II) в хлороводородной кислоте, извлечение платины (II) сорбентом и переведение ее в комплексное соединение на поверхности сорбента, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса платины (II) на длине волны 580 нм при 77 К и определение содержания платины (II). В качестве сорбента используется кремнезем, химически модифицированный тиодиазолтиольными группами.
Основным достоинством данного изобретения является повышение чувствительности и информативности анализа.
Недостатком - является использование химически модифицированного кремнезема, а также необходимость охлаждать сорбент с комплексным соединением платины до температуры 77 К и проводить при этой температуре измерения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (выбранному в качестве прототипа) является способ определения алюминия (III) (патент РФ №2374641, G01N 31/22, G01N 21/76, опубликован 27.11.2009 г.), при котором концентрация алюминия (III) определяется по люминесцентному отклику комплексного соединения алюминия (III) с 8-гидроксихинолин-5-сульфокислотой на поверхности сорбента. Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе алюминий (III) при рН 4-5 количественно извлекают кремнеземом, модифицированным последовательно полигексаметиленгуанидином и 8-гидроксихинолин-5-сульфокислотой, и переводят алюминий (III) в комплексное соединение на поверхности кремнезема, измеряют интенсивность люминесценции поверхностного комплекса алюминия (III) и определяют содержание алюминия (III) по градуировочному графику. В предлагаемом способе содержание алюминия (III) в произвольном объеме должно быть не менее 0,02 мкг. Данное количество алюминия (III) на 0,1 г сорбента является той минимальной концентрацией, которую удается зафиксировать на существующих приборах относительно сигнала фона. Градуировочный график носит линейный характер в диапазоне 0,08-2 мкг алюминия (III) на 0,1 г сорбента.
К основному достоинству изобретения следует отнести следующее: способ характеризуется высокой чувствительностью, расширен диапазон определяемых концентраций алюминия (III).
Недостатком указанного способа является сложность и многостадийность процедуры определения содержания алюминия (III), модифицирование кремнезема полигексаметиленгуанидином и 8-гидроксихинолин-5-сульфокислотой. В силу указанных недостатков, а также необходимости подбора реагента для образования комплекса с серебром, данный способ не может быть использован для определения поверхностной концентрации монодисперсных НЧ серебра на кремнеземе.
Задачей заявляемого изобретения является способ определения малых поверхностных концентраций (порядка 10-7 нм-2) адсорбатов НЧ серебра на немодифицированной поверхности кремнезема при комнатной температуре, по люминесцентному отклику адсорбатов органолюминофоров в присутствии НЧ серебра.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема, включающем приготовление раствора исследуемого вещества, извлечение исследуемого вещества из раствора сорбентом, измерение интенсивности флуоресценции органолюминофора в присутствии исследуемого вещества, определение неизвестной поверхностной концентрации исследуемого вещества по градуированному графику, согласно изобретению в качестве сорбента используют немодифицированный кремнезем, в качестве адсорбата - монодисперсные наночастицы серебра и молекулы органолюминофора - Родамина 6Ж, интенсивность флуоресценции измеряют при возбуждении на плазмонной длине волны 420 нм, измерения проводят при комнатной температуре
Таким образом, в заявляемом способе определения концентрации адсорбатов НЧ серебра на поверхности нанопористого кремнезема, при котором поверхностная концентрация НЧ серебра определяется по люминесцентному отклику люминесцентного зонда в присутствии НЧ серебра, к существенным отличительным признакам предлагаемого изобретения от существующих аналогов следует отнести использование молекул органолюминофора в качестве люминесцентного зонда для определения концентрации адсорбатов НЧ серебра с радиусом 30-35 нм и 18-20 нм на естественной (немодифицированной) поверхности нанопористого кремнезема.
Техническим результатом является высокая чувствительность способа определения поверхностных концентраций адсорбатов НЧ серебра, в пределах (10-11-10-7) нм-2 на поверхности нанопористого кремнезема.
Технический результат достигается тем, что в способе определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра, включающем приготовление дисперсий НЧ серебра в водном растворе, извлечение НЧ серебра сорбентом, приготовление водного раствора органолюминофора, извлечение молекул органолюминофора сорбентом, измерение интенсивности флуоресценции органолюминофора в отсутствии и в присутствии НЧ серебра, основанное на металлическом тушении флуоресценции молекул органолюминофоров НЧ серебра, определение поверхностной концентрации адсорбатов НЧ серебра, новым является то, что в качестве сорбента используется немодифицированная поверхность нанопористого кремнезема, в качестве адсорбатов - монодисперсные наночастицы серебра и молекулы люминесцентного зонда, в качестве люминесцентного зонда используется органолюминофор - Родамин 6Ж, интенсивность флуоресценции органолюминофора измеряют при возбуждении на плазмонной длине волны 420 нм при комнатной температуре.
Сущность изобретения поясняется следующим чертежом.
На фиг. 1 представлена зависимость относительной интенсивности Io/I флуоресценции Р6Ж от поверхностной концентрации адсорбатов НЧ серебра на поверхности кремнезема (Io и I - интенсивности в максимуме флуоресценции родамина 6Ж в отсутствии и в присутствии НЧ серебра соответственно): кривая 1 - НЧ радиусом 30-35 нм, СР6Ж=2,26⋅10-3 нм-2; кривая 2 - НЧ радиусом 30-35 нм, СР6Ж=12,5⋅10-3 нм-2, кривая на вставке - НЧ радиусом 18-20 нм, СР6Ж=2,26⋅10-3 нм-2.
Способ осуществляется следующим образом: в основе принципа работы данного изобретения лежит способ определения поверхностной концентрации адсорбатов НЧ серебра в нанопорах кремнезема по интенсивности флуоресценции адсорбатов молекул органолюминофора - Р6Ж.
Построение калибровочного графика для определения поверхностной концентрации адсорбатов НЧ серебра с использованием адсорбатов молекул Р6Ж в качестве люминесцентного зонда производится следующим образом.
При комнатной температуре в аликвоту объемом 5 мл гидрозоля монодисперсных НЧ серебра (радиус наночастиц определяется методами фотонной корреляционной спектроскопии) вносят 0,3 г навески кремнезема (удельная площадь поверхности 80 м2/г, размер фракций 250-160 мкм). Время адсорбции НЧ серебра на кремнезем составляет 60 мин, при постоянном помешивании. Затем гидрозоль сливают. Измеряют спектрофотометрическими методами спектр поглощения гидрозоля монодисперсных НЧ серебра до и после адсорбции на кремнезем - через 4 часа для удаления взвеси кремнезема в сливе - и определяют значение оптической плотности в максимуме поглощения, строят калибровочный график зависимости оптической плотности гидрозоля от концентрации НЧ в гидрозоле. По данному калибровочному графику определяют концентрацию НЧ в гидрозоле после адсорбции. Концентрация адсорбированных НЧ серебра на поверхности кремнезема (адсорбента) определяется по формуле:
Figure 00000001
,
где V - объем аликвоты гидрозоля НЧ серебра, С1 и С2 - концентрация монодисперсных НЧ серебра в гидрозоле до и после адсорбции соответственно, NA=6,02⋅1023 моль-1 -постоянная Авогадро, mк - масса навески кремнезема, Sуд - удельная площадь поверхности кремнезема.
Затем, при комнатной температуре, в водный раствор Р6Ж объемом 10 мл с концентрацией 5⋅10-5 М вносят кремнезем с адсорбированными НЧ серебра и перемешивают до обесцвечивания, после этого раствор сливают. Концентрация молекул Р6Ж в порах кремнезема определяется спектрофотометрическим методом, описанным выше для адсорбатов НЧ серебра. Кремнезем с адсорбированными НЧ серебра и молекулами Р6Ж сушат в сушильном шкафу в течение 1 часа при температуре 60°С.
Фотовозбуждение стационарной флуоресценции красителя Р6Ж производят в максимуме поглощения НЧ серебра на длине волны λ=420 нм в целях резонансного возбуждения поверхностных плазмонов при длине волны регистрации в диапазоне 480-750 нм. Строят градуировочный график зависимости относительной интенсивности в максимуме флуоресценции Р6Ж от концентрации адсорбатов НЧ серебра на поверхности кремнезема (фиг. 1). При этом наблюдается металлическое тушение интенсивности флуоресценции родамина 6Ж наночастицами серебра.
По люминесцентному отклику Р6Ж (фиг. 1) определяют искомую концентрацию адсорбатов НЧ серебра на поверхности нанопористого кремнезема.
Способ 1. Берут аликвоту гидрозоля монодисперсных НЧ серебра радиусом 30-35 нм и раствор Р6Ж с объемной концентрацией соответствующей поверхностной концентрации на кремнеземе CР6Ж=2,26⋅10-3 нм-2. Определяют концентрацию адсорбатов НЧ серебра на кремнеземе по градуировочному графику (см. фиг. 1, кривая 7. Найдено: CAg=(1,50±0,07)⋅10-7 нм2.
Способ 2. Берут аликвоту гидрозоля монодисперсных НЧ серебра радиусом 30-35 нм и раствор Р6Ж с объемной концентрацией соответствующей поверхностной концентрации на кремнеземе CР6Ж=12,5⋅10-3 нм-2. Определяют концентрацию адсорбатов НЧ серебра по градуировочному графику (см. фиг. 1, кривая 2). Найдено: СAg=(2,1±0,1)⋅10-7 нм2.
Способ 3. Берут аликвоту гидрозоля монодисперсных НЧ серебра радиусом 18-20 нм и раствор Р6Ж с объемной концентрацией соответствующей поверхностной концентрации на кремнеземе CР6Ж=2,26⋅10-3 нм-2. Определяют концентрацию адсорбатов НЧ серебра по градировочному графику (см. фиг. 1, кривая на вставке). Найдено: CAg=(7,5±0,4)⋅10-11 нм2.
Использование заявляемого изобретения позволяет не только определять концентрацию адсорбатов НЧ серебра на поверхности нанопористого кремнезема, но и использовать способ контроля концентрации адсорбатов НЧ серебра при создании композиционных систем Ag/SiO2 с широким спектром практического применения. Преимущества данного изобретения по сравнению с принципиально схожими: высокая чувствительность метода, проведение измерений при комнатной температуре, использование естественной (без дополнительной обработки) поверхности кремнезема, отсутствие в методике измерений реагентов, вредных для здоровья человека.

Claims (1)

  1. Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема, включающий приготовление раствора исследуемого вещества, извлечение исследуемого вещества из раствора сорбентом, измерение интенсивности флуоресценции органолюминофора в присутствии исследуемого вещества, определение неизвестной поверхностной концентрации исследуемого вещества по градуированному графику, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют немодифицированный кремнезем, в качестве адсорбата - монодисперсные наночастицы серебра и молекулы органолюминофора - Родамина 6Ж, интенсивность флуоресценции измеряют при возбуждении на плазмонной длине волны 420 нм, измерения проводят при комнатной температуре.
RU2016121527A 2016-05-31 2016-05-31 Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема RU2620169C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121527A RU2620169C1 (ru) 2016-05-31 2016-05-31 Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016121527A RU2620169C1 (ru) 2016-05-31 2016-05-31 Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620169C1 true RU2620169C1 (ru) 2017-05-23

Family

ID=58882580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121527A RU2620169C1 (ru) 2016-05-31 2016-05-31 Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620169C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111896507A (zh) * 2020-06-30 2020-11-06 陕西科技大学 一种利用罗丹明类化合物在水溶液中特异性检测银离子的方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287157C1 (ru) * 2005-10-05 2006-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный университет" Способ определения серебра
RU2374641C1 (ru) * 2008-10-09 2009-11-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Способ определения алюминия (iii)

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287157C1 (ru) * 2005-10-05 2006-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный университет" Способ определения серебра
RU2374641C1 (ru) * 2008-10-09 2009-11-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Способ определения алюминия (iii)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.В.Брюханов и др. Взаимодействие поверхностных плазмонов наночастиц серебра на силохроме с электронно-возбужденными адсорбатами молекул родамина 6Ж / Известия КГТУ, 2011, N23, стр. 11-17. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111896507A (zh) * 2020-06-30 2020-11-06 陕西科技大学 一种利用罗丹明类化合物在水溶液中特异性检测银离子的方法及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stokes et al. Surface-enhanced Raman scattering spectroscopy as a sensitive and selective technique for the detection of folic acid in water and human serum
US8409863B2 (en) Nanoparticulate chemical sensors using SERS
Turzhitsky et al. Picoanalysis of drugs in biofluids with quantitative label‐free surface‐enhanced Raman spectroscopy
WO2013144657A1 (en) Tracer and method of identifying tracer in product
CN113717716A (zh) 一种硅纳米颗粒探针及其制备方法、应用
Aitekenov et al. Raman, Infrared and Brillouin spectroscopies of biofluids for medical diagnostics and for detection of biomarkers
Chen et al. A homogeneous capillary fluorescence imprinted nanozyme intelligent sensing platform for high sensitivity and visual detection of triclocarban
KR20220134464A (ko) 카이롭티컬 분광 플랫폼, 및 이를 이용한 라만 데이터 획득 방법
RU2620169C1 (ru) Способ определения концентрации адсорбатов наночастиц серебра на поверхности нанопористого кремнезема
RU2404428C1 (ru) Способ определения кофеина в чае и кофе
Weber et al. Brightness of blood: Review of fluorescence spectroscopy analysis of bloodstains
CN112697770A (zh) 一种基于金属有机框架材料复合基底表面增强拉曼光谱测定水中戊二醛的方法
Cai et al. Serum fingerprinting by slippery liquid-infused porous SERS for non-invasive lung cancer detection
CN112499614A (zh) 苹果酸-精氨酸官能化碳量子点及其制备方法和应用
RU2374641C1 (ru) Способ определения алюминия (iii)
CN113340867B (zh) 一种利用比色-sers双读出的传感器检测酪氨酸酶的方法
Wang et al. A smartphone-based ratiometric fluorescence and absorbance dual-mode device for Rhodamine B determination in combination with differential molecularly imprinting strategy and primary inner filter effect correction
RU2605965C1 (ru) Способ твердофазной экстракции красителя толуидинового синего
CN114965417A (zh) 一种表面增强拉曼散射快速检测甲基汞的方法
CN103630525B (zh) 表面增强拉曼光谱测定镉的方法
Amelin et al. Solid-phase fluorometric determination of Al (III), Be (II), and Ga (III) using dynamic preconcentration on reagent cellulose matrix
RU2554654C1 (ru) Способ анализа образцов горных пород
CN113736091A (zh) 一种荧光微米探针检测槲皮素的方法和应用
RU2456592C1 (ru) Способ определения кобальта (ii)
CN103994992A (zh) 基于葫芦脲修饰基底对多环类芳烃及其取代物进行sers检测的方法