《基於相轉化富集複合納米材料協同增強LIBS新方法研究》是依託四川大學，由林慶宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於相轉化富集複合納米材料協同增強LIBS新方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林慶宇
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射誘導擊穿光譜（LIBS）是一種元素分析利器，但目前對水體污染超痕量元素的現場檢測仍是難題。申請者突破現有相轉化LIBS技術採用固體材料作負載的研究模式，提出將水溶性聚乙烯醇材料以溶液形式與待測液混合，相轉化同時實現待測元素的富集，以此建立相轉化富集LIBS新技術，同時引入核殼結構SiO2/Au複合納米材料，首次提出協同增強新概念，既利用外殼納米塗層主動吸收雷射能量，提高能量耦合效率，又增加電漿內初始粒子濃度，創造性的藉助納米材料激發態原子及自由電子在電漿內部對被測元素自由原子的再碰撞，不引入額外能量源的情況下實現信號增強。研究對電漿信號的增強機理，為水體污染超痕量元素現場檢測提供新方法，同時也為水體便攜應急監測設備的研發提供新技術。本項目是對LIBS分析液體樣品的一種新思路、新嘗試，開拓了LIBS技術信號增強研究的新方向，項目研究將對提升LIBS技術套用空間有重要實際意義。
結題摘要
LIBS技術的快速分析能力在各行業中都擁有非常大的優勢，但對液體樣品中低含量元素的定量分析仍有極大的提升空間，本項目對納米材料增強效應進行基礎研究，建立了水體中痕量重金屬的多種有效分析方法。代表性的有：基於水溶性聚乙烯醇環成膜的相轉化富集增強方法；水凝膠快速固相轉化LIBS分析新方法；金屬螯合物誘導納米顆粒聚集增強LIBS新方法；結合MOF材料的納米增強LIBS液體分析新方法。對比研究了單一納米顆粒及核殼式複合納米顆粒對LIBS及Raman聯用光譜的增強效果。在對水體的實際套用上，項目組採集成都府南河河水、城市排污口、明遠湖、江安河等實際環境水體，作為套用示範研究對象，對水體中Ag、Cr、Cu、Pb、Ni、Co、Cd、Al、Mg、Mn等金屬元素進行LIBS分析，所建立的快速分析方法可以實現對實際水體中痕量重金屬的檢出。項目組拓展了LIBS的套用空間，採用LIBS-Raman聯用技術完成了對水體中食源性致病菌的分析，所建立方法的線性範圍為5×103-5×107 CFU /mL，新方法的回收率在81.0%-101.7%，傳統致病菌的分析時間多需3-5天，而新方法整個分析過程可以在30 min之內完成，大大縮短了水體致病菌的分析時間，為快速分析提供了新的可能。進一步的，項目組在對環境水體研究的同時，開展了對生物流體的研究工作，嘗試對血液、生物鮮組織、腫瘤細胞等進行LIBS分析，目前已經完成了腫瘤組織的元素分析成像，全腦組織的三維元素分布結構重構以及利用腫瘤治療所引起的元素的差異化三項研究工作。更重要的是，在進行創新方法研究的同時，項目組同時開展新型高分辨LIBS成像平台的搭建，成功實現了高分辨微區LIBS成像裝置的開發。利用項目團隊前期的儀器研發成果，開展了攜帶型LIBS儀器、攜帶型LIBS-Raman聯用儀器的最佳化及測試工作，獲得了儀器研發過程中的重要測試數據，在完成本項目研發任務的同時，為LIBS及相關儀器的整機研發提供了重要的數據支撐。在智慧財產權方面，在本項目的支持下發表SCI論文14篇，期間申請相關專利4項，其中發明專利2項。
