本發(fā)明屬于表面增強(qiáng)拉曼散射，尤其涉及一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、沙林等神經(jīng)毒劑具有強(qiáng)致死的特點(diǎn)，水體、大氣等復(fù)雜環(huán)境中的痕量檢測(cè)對(duì)于公共安全具有重要的意義。目前，傳統(tǒng)的色譜、質(zhì)譜等實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)靈敏度高，但前處理繁瑣耗時(shí)，很難應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)；而應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)快檢的熒光法容易被類(lèi)似物干擾，造成假陽(yáng)性?；谫F金屬表面增強(qiáng)拉曼散射(sers)的分子檢測(cè)技術(shù)，具有速度快、指紋識(shí)別、靈敏度等的優(yōu)點(diǎn)，可望用于復(fù)雜環(huán)境中神經(jīng)毒劑的精準(zhǔn)識(shí)別與痕量檢測(cè)。

2、然而，神經(jīng)毒劑分子屬于典型的弱相互作用分子，很難穩(wěn)定吸附在貴金屬襯底表面而實(shí)現(xiàn)直接檢測(cè)。因此，科研人員提出了基于化學(xué)捕捉的sers檢測(cè)方法。例如，qian?zhao等在“sers-based?ultrasensitive?detection?of?organophosphorus?nerve?agents?viasubstrate’s?surface?modification”(journal?of?hazardous?materials,324,2017,194-202)中提出，在金錐陣列表面修飾巰基乙胺作為捕捉劑分子，通過(guò)酰胺反應(yīng)將溶液中痕量的甲基膦酸(一種沙林模擬劑)捕捉在襯底表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)sers檢測(cè)。然而，由于巰基乙胺與目標(biāo)分子的鍵合能力不足，在反應(yīng)過(guò)程中需要具有強(qiáng)活化作用的偶聯(lián)劑參與，故只能適用于水體環(huán)境中目標(biāo)物的檢測(cè)，且檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。

3、因此，亟需一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底及其制備方法解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，為此，本發(fā)明提供一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底及其制備方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了沙林等神經(jīng)毒劑的高效檢測(cè)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，包括金屬襯底，金屬襯底由作為基底材料的金屬b以及覆于金屬b表面的金屬a組成,金屬a的表面修飾有可與神經(jīng)毒劑特異性化學(xué)鍵合的捕捉劑分子；捕捉劑分子由巰基、芳香環(huán)和強(qiáng)給電性官能團(tuán)組成。由于空間位阻效應(yīng)，捕捉劑分子會(huì)優(yōu)先吸附在a金屬上，少量的捕捉劑分子也會(huì)吸附在b金屬上。

4、優(yōu)選的，金屬a的功函數(shù)小于金屬b的功函數(shù)，可在金屬b和金屬a之間產(chǎn)生接觸電勢(shì)，提供表面靜電場(chǎng)。

5、優(yōu)選的，金屬b為金、銀、銅中的一種。

6、優(yōu)選的，芳香環(huán)為苯環(huán)、吡啶環(huán)和吡咯環(huán)中的一種或兩種及以上的組合。

7、優(yōu)選的，強(qiáng)給電性官能團(tuán)為胺基官能團(tuán)、肟基官能團(tuán)和烷氧基官能團(tuán)中的一種或兩種及以上的組合。

8、優(yōu)選的，金屬b的顆粒直徑為50-150nm。

9、優(yōu)選的，金屬a的顆粒直徑為0.5-2nm。

10、優(yōu)選的，捕捉劑分子的結(jié)構(gòu)通式為：

11、

12、其中，n1和n2的數(shù)值范圍均為0-5，n3為0或1。

13、為實(shí)現(xiàn)上述目的之二，本發(fā)明提供一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底的制備方法，具體步驟如如下：

14、s1、采用物理方法或化學(xué)方法在基底表面制備具有拉曼活性的金屬b；

15、s2、采用磁控濺射的方法，在金屬b的表面沉積金屬a，制得金屬襯底；

16、s3、配置捕捉劑溶液，將金屬襯底浸泡在捕捉劑溶液中1-60分鐘，獲得用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底。

17、優(yōu)選的，捕捉劑溶液的摩爾濃度為10-6-10-3m。

18、優(yōu)選的，基底為硅片、玻璃片和石英片中的一種，基底的尺寸3-30mm2；磁控濺射的濺射電流為1-10ma，時(shí)間為10-200s。

19、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

20、(1)本發(fā)明雙金屬功能化sers襯底是一種基于襯底組分優(yōu)化的新型sers襯底，通過(guò)構(gòu)筑雙金屬接觸電勢(shì)產(chǎn)生局域電場(chǎng)，增強(qiáng)了金屬表面捕捉劑分子的活性，從而實(shí)現(xiàn)了沙林等神經(jīng)毒劑的高效檢測(cè)。

21、(2)本發(fā)明捕捉劑分子中的巰基用于與金屬a襯底結(jié)合；苯環(huán)/吡啶環(huán)/吡咯環(huán)用于增大拉曼散射截面以提高檢測(cè)下限；胺基/肟基/烷氧基功能團(tuán)對(duì)神經(jīng)毒劑具有強(qiáng)親和力，可以與神經(jīng)毒劑分子共價(jià)鍵合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)捕捉。

22、(3)本發(fā)明制備的雙金屬功能化sers襯底不僅適用于液相環(huán)境檢測(cè)，還適用于氣相環(huán)境檢測(cè)。

技術(shù)特征：

1.一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：包括金屬襯底，所述金屬襯底由作為基底材料的金屬b以及覆于金屬b表面的金屬a組成,所述金屬a的表面修飾有可與神經(jīng)毒劑特異性化學(xué)鍵合的捕捉劑分子；所述捕捉劑分子由巰基、芳香環(huán)和強(qiáng)給電性官能團(tuán)組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：所述金屬a的功函數(shù)小于金屬b的功函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：所述金屬b為金、銀、銅中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：所述芳香環(huán)為苯環(huán)、吡啶環(huán)和吡咯環(huán)中的一種或兩種及以上的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：所述強(qiáng)給電性官能團(tuán)為胺基官能團(tuán)、肟基官能團(tuán)和烷氧基官能團(tuán)中的一種或兩種及以上的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：所述金屬b的顆粒直徑為50-150nm；所述金屬a的顆粒直徑為0.5-2nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底，其特征在于：所述捕捉劑分子的結(jié)構(gòu)通式為：

8.一種如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底的制備方法，其特征在于,具體步驟如如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底的制備方法，其特征在于,所述捕捉劑溶液的摩爾濃度為10-6-10-3m。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化sers襯底的制備方法，其特征在于,所述基底為硅片、玻璃片和石英片中的一種，所述基底的尺寸3-30mm2；所述磁控濺射的濺射電流為1-10ma，時(shí)間為10-200s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于有機(jī)膦神經(jīng)毒劑痕量檢測(cè)的雙金屬功能化SERS襯底及其制備方法。本發(fā)明包括金屬襯底，金屬襯底由作為基底材料的金屬B以及覆于金屬B表面的金屬A組成,金屬A的表面修飾有可與神經(jīng)毒劑特異性化學(xué)鍵合的捕捉劑分子；捕捉劑分子由巰基、芳香環(huán)和強(qiáng)給電性官能團(tuán)組成。本發(fā)明通過(guò)構(gòu)筑雙金屬接觸電勢(shì)產(chǎn)生局域電場(chǎng)，增強(qiáng)貴金屬表面捕捉劑分子的活性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)沙林等神經(jīng)毒劑的高效檢測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：趙倩,魏懿,張洪文,蔡偉平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21