光谱技术论文范文

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2近红外光谱分析技术在煤化工行业中的应用

煤炭作为我国的主要能源，对我国国民经济的发展起着极其重要的作用。随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对于煤炭的利用和研究也越来越广泛和深入。近年来，如何更加合理、洁净、有效地利用煤炭，是目前煤化学研究领域中所面临的一个重要问题。由于近红外光谱分析技术具有效率高、成本低等自身的优点而备受煤化学工作者的青睐。

2.1近红外光谱分析技术在煤化学结构研究中的应用

近年来很多学者对煤结构的研究虽已做了大量的基础工作，但仍然存在一些争论，部分原因就是煤的非晶态及不均一结构。对煤中某些官能团归属的确认及分析，对煤的反应性研究具有重要的理论和实用意义。随着光栅红外的退出，傅立叶变换红外以其高分辨率和对数据的处理能力的大幅提高，使以前一些含糊不清的，甚至有可能产生错误概念的结论被重新确认和改写。FT-NIR分析技术采用模型化合物对标准浓度确定的方法，对影响煤反应性的官能团进行定量分析，如煤中的烃基、芳氢与脂氢的比例、煤中的含氧官能团、CH2的链长等方面，这一方法的优点是一旦有一条高质量的标准曲线，对任一样品中官能团的浓度就可以快速准确地进行标定。

琚宜文等应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对不同类型构造煤结构成分的应力效应进行了分析。结果表明在各类构造煤中，芳香结构、脂肪结构以及含氧官能团的结构成分吸收频率几乎一致，但吸收峰的强度却不相同，这正是在构造应力作用下构造煤变形程度及变形机制不同所引起的。在低、中和高煤级变质变形环境形成的不同类型构造煤中，随着构造变形的增强，富氢程度降低，富氧程度也越来越低，而缩合程度增高，但不同类型构造煤结构成分的含量变化又有区别。该法应用于构造煤结构成分应力效应的研究，取得了较满意的效果。

李荣西应用显微傅立叶红外光谱对一煤源岩样中的荧光镜质体、角质体和树脂体进行了分析测试，并采用红外光谱分谱技术，应用计算机曲线拟合方法对其化学结构和生烃性进行了定量分析研究。结果表明镜质体含有较高的C=O结构，而角质体和树脂体含有较高的脂肪烃(CH2+CH3)结构，煤岩单组分化学结构特征决定了它们具有不同的生烃特征。

褚廷湘等对不同温度下的氧化煤样通过红外光谱分析其微观结构及特征，得到煤样在不同低温氧化阶段的基团变化，从微观角度掌握煤样氧化过程的变化规律。通过对唐口煤矿1302工作面煤样的低温氧化和红外光谱分析，得到唐口煤矿煤样在低温氧化阶段的自燃倾向性和氧化过程中微观结构的变化规律，该成果为制定矿井内火灾的防治技术提供了科学依据。

2.2近红外光谱分析技术在煤质分析中的应用

近红外光谱技术具有快速、在线、绿色、廉价等优势可以在不破坏煤样的基础上同时对入厂电煤或入炉电煤的热值、水分、灰分及挥发分等进行检测，也可以按产地对电煤进行实时模式分类。因此，有效地将近红外技术应用在电煤在线快速检测上，一方面，可以解决传统化学方法费时、费力的问题，效率提高显著；另一方面，相对于同类γ射线产品价格便宜近十倍，有助于广泛快速地推广。丁仁杰等通过对元宝山电厂实际用煤的实验，介绍了结合偏最小二乘方法和近红外技术，对煤质指标：水分、灰分、挥发分和热值等进行建模的过程，并证明了其可行性。同时针对电煤建模特点，进一步介绍了先定性后定量建模预测的方法。

燃煤发热量是动力用煤的重要质量指标，也是锅炉运行的一个重要的参考参数。在煤质的研究中，因发热量（干燥无灰基）随煤的变质程度成较规律的变化，所以根据发热量可粗略地推测与变质程度有关的一些煤质特征，如粘结性、结焦性等。因为近红外光谱分析方法对含C-H的有机物比较敏感，而且发热量与挥发分之间有一定的相关性，所以从理论上讲，近红外测发热量可行。李凤瑞等将近红外分析技术应用于煤质在线分析，对某些标准煤样的近红外光谱进行了阅读分析，并采用多元线性回归方法对数据进行分析和处理，建立了多元线性模型，由此得出煤质发热量的预测值与人工化验标准值之间的相关系数为0.92，所建模型的定标标准差为1.58。

2煤转化产物主要为烃类化合物，官能团为C－H，特别适合于做近红外光谱分析。近红外光谱可以快速分析煤直接液化产品、液体产物以及精制后馏分的组成及物化性质，如汽油的辛烷值(RON、MON)、馏程、密度、雷氏蒸汽压、汽油PIONA组成（链烷、异构烷、烯烃、环烷和芳烃）、航煤冰点、柴油凝点、十六烷值、闪点、沥青含量等。

张铭金等采用毛细管气相色谱/傅立叶变换红外光谱-色谱保留指数(GC/FTIR-RI)联合解析技术，研究了高温煤焦油重油馏分的化学组成。分别从重油馏分300～330℃和330～360℃中分离并鉴定出70和61种化合物，了解到不同配煤工艺对煤焦油组成与性能的影响，从而获得了一些有意义的结果，为煤焦油的集中加工和新产品开发提供了重要依据。

3结束语

近红外光谱在我国的发展较晚，经过仪器工作者的努力和与国外的交流的日益增多，特别是近年来在各领域的应用效益，人们对近红外光谱技术的认识越来越来深刻，随着近红外光谱技术的进一步开发，其在我国的应用越来越广泛。

参考文献：

[1]冯杰，李文英，李凡等.煤的结构与其反应性的关系[J].煤炭转化，1996，19(2)：1-8.

[2]FloresD,SuarezRI,IglesiasMJ,etal.ApplicationofFTIRtotheidentificationofsomemineralspresentinthelignitesfromRioMaior(Portugal)[A].10thInternationalConferenceofCoalScience[C].Taiyuan:ShanxiScienceandTechnologyPress.1999,65-68.

[3]SolomonPR,PobertMC,FT-IRAnalysisofCoalAliphaticandAromaticHydrogenConcentration[J].Fuel,1988,67:949-959.

[4]琚宜文，姜波，侯泉林等.构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究.光谱学与光谱析，2005，25(8):1216-1221.

[5]李荣西.煤源岩单组分化学结构及生烃性定量分析.石油实验地质，2001，23(1):84-88.

[6]褚廷湘，杨胜强，孙燕等.煤的低温氧化实验研究及红外光谱分析.中国安全科学学报，2008，18(1)：171-178.

[7]丁仁杰，张笑.基于近红外光谱分析的电厂煤质分类快速检测方法.2007，23(1):32-35.

[8]李凤瑞，唐玉国，肖宝兰.应用近红外光谱分析技术测量煤质发热量.电站系统工程，2004，20(3):19-20.

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1 引言：

随着遥感技术的发展，现代遥感技术为对地观测提供了多空间、多光谱、多时相分辨率的海量遥感影像数据广泛的应用于各个领域。与单源遥感影像数据相比，多源遥感影像数据所提供的信息具有冗余性、互补性和合作性。[1]由此可见，多源遥感影像数据融合不仅是一种遥感影像数据处理技术，而且是一种遥感信息综合处理和分析技术，是目前遥感应用研究的重点之一。一般来讲，一般情况下计算机论文，多光谱图像的光谱分辨率较高，但空间分辨率比较低。全色图像具有高空间分辨率， 但光谱分辨率较低。 为了增加图像信息提取的精确性和可靠性， 提高图像的解译能力，可以将低空间分辨率的多光谱图像和高空间分辨率的全色图像进行融合， 使融合后的多光谱图像在保留光谱特性的同时具有较高的空间分辨率。而HIS变换是一种最常用的多源遥感影像数据融合的方法，融合的影像在空间分辨率和清晰度上比原多光谱影像都有了一定的提高，且较大程度上保留了多光谱影像的光谱特征，有利于提高制图精度。Haydn 等(1982)[2]首次将IHS 变换法应用于两种不同平台遥感数据源的融合 ，这种方法也被用于TM 和SPOT 全色图像数据以及SPOT 多光谱和全色波段数据的融合。 因此如何获得高清晰的图像已成为一个重要研究课题。本文提出了一种经过改进的HIS 变换法，从而获得更为清晰的图像。

2 研究区域和数据源

本文的研究区域为江西省抚州市市区。数据源为抚州市区2000年9月的ETM图像和SPOT图像cssci期刊目录。研究区域图像如下：ETM图像为Band 5、Band 4、Band 3波段合成。

图A 原始图像图B SPOT全色图像

3 试验方法与评价

3.1 传统的HIS变换

从RGB模型转换到IHS模型的变换就是IHS 变换。 而IHS 变换法的主要原理就是将多空间分辨率低的3波段图像经过HIS变换得到I（亮度） ， H（色度） ， S（饱和度） 三个分量， 然后将高分辨率的全色图像代替I 分量， 把它同H、S进行HIS 反变换得到具有高空间分辨率的多光谱图像。

3.3 低通滤波HIS变换

卷积运算进行图像平滑导致图像空间分辨率的降低, 是由于原始RGB 图像的空间信息与其它信息没有分离。如果在卷积运算前首先对原始RGB 图像进行HIS变换, 将空间分量I 分离, 只对色度H 和饱和度S 平滑,则不会引起图像空间分辨率的降低。因此钱永兰等提出一种改进的低通滤波变换[3] 。首先对原始多光谱图像进行IHS 变换,将包含空间信息的I

分量分离, 只对色度、饱和度分量H、S 进行低频卷积运算, 得到新的H′、S′分量, 将I、H′、S′做HIS 逆变换, 得到新的多光谱图像。

3.4 直方图匹配HIS变换

直方图匹配是一种对数字图像进行增强的处理方法。 直方图匹配时对图像查找表进行数学变换计算机论文，使一幅图像某个波段的直方图与另一幅图像对应波段类似，即以一幅图像的直方图作为参照对象,去调整另一幅图像的直方图, 使之尽可能与参照图像保持一致。伍娟、卢凌[4]提出不直接用全色图像代替TM 图像的I分量, 先将全色图像同TM 图像亮度图像( I 分量)进行直方图匹配, 生成与亮度分量具有相似直方图分布特征的图像I″,然后用I ″代替I 分量, 由I″,H , S 进行反变换得到融合图像。这种方法不仅可部分消除全色图像和TM 图像获取时光照条件差异和地形起伏的影响, 而且生成的图像与亮度图像相关性增大, 复合图像的光谱特征与原TM 图像的光谱特征接近。

3.5 改进的 HIS 变换

针对传统HIS变换法的清晰度不强的问题，本文提出一种改进方法，即不直接用高分辨率的全色图像代替多光谱的亮度（I）分量，而是用分辨率融合后的第一主成分代替亮度（I）分量。并进行高通滤波和直方图匹配。对H、S分量进行低通滤波后于第一主成分进行IHS反变换。具体步骤如下：

1.首先将高分辨率全色图像进行高通滤波，生成新图像SPOT′。

2.将原始图像进行主成分分析，生成PC1

3.将原始图像第一主成分PC1与新图像SPOT′进行直方图匹配得到PC1′

4.将原始TM图像进行IHS变换，提取H、S分量。

5.将H、S分量进行低通滤波生成H′、S′。

6.将PC1′、H′、S′进行IHS反变换，生成融合图像

4 试验结果与评价

下图中图C为传统HIS变换、图D为低通滤波HIS变换、图E为直方图匹配HIS变换、图F为本文提出的HIS变换。

图C 传统HIS变换图D 低通滤波HIS变换

图E 直方图匹配HIS变换图F 本文提出的HIS变换

图像融合结果的评价分为主观评价与客观评价。 主观评价是通过目视来比较分析； 客观评价是利用图像的统计特性参数来进行判定，下面简要介绍各种参数的定义及其物理含义。

1）图像均值 图像均值是像素的灰度平均值，对人眼反映为平均亮度。其定义为

式中：M，N 为像元的行列数。

2）标准差标准差(Standard Deviation) 也称均方差(meansquare error)标准差反映了图像灰度相对于灰度平均值的离散情况，若标准差大，则图像灰度级分布分散，图像的反差大计算机论文，可以看出更多的信息。标准差小，图像反差小，对比度不大，色调单一，看不出太多信息。

3）信息熵[5] 根据仙农(Shannon)信息论的原理，一幅8bit 表示的图像x的信息熵为：

式中： x 为输入的图像变量， Pi 为图像像元灰度值为i的概率cssci期刊目录。熵越大，图像所包含的信息量越丰富

4）平均梯度 平均梯度可敏感地反映图像对微小细节反差表达的能力，可用来评价图像的清晰程度，同时还可以反映出图像中微小细节反差和纹理变换特征。其计算公式为

图像评价参数结果下表：

 

方法

波段

最小值

最大值

平均值

标准差

熵（bit）

Band543

熵之和（bit）

平均梯度

原始TM图像

Band5

218

74.661

24.811

6.2726

17.5765

8.6366

Band4

100

63.589

15.519

5.6872

4.8941

Band3

181

63.738

18.245

5.6167

5.2615

传统HIS变换

Band5

255

227.355

2.743

3.2006

12.384

0.65117

Band4

255

71.384

12.298

5.4488

2.3645

Band3

255

15.010

3.906

3.7346

0.6966

低通滤波

Band5

255

85.715

28.323

6.4831

19.5576

9.3466

Band4

255

153.754

36.468

6.8617

9.952

Band3

255

89.276

25.058

6.2128

8.0971

直方图匹配

Band5

255

73.156

18.381

6.0857

19.5338

4.5971

Band4

255

132.423

27.471

6.6110

6.7384

Band3

255

125.977

32.808

6.8371

6.0906

自己方法

Band5

255

72.945

20.423

6.2020

19.523

12.503

Band4

255

121.641

27.210

6.3912

17.452

Band3

255

114.032

篇3

一、引言

铂族金属是世界上最稀有的贵金属之一，地壳中的含量约为一亿分之一，同时也是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料。如一氧化钯（PdO）和氢氧化钯[Pd(OH)2]可作钯催化剂的来源。四硝基钯酸钠[Na2Pd（NO3）4]和其它络盐用作电镀液的主要成分。钯在化学中主要做催化剂；钯与钌、铱、银、金、铜等熔成合金,可提高钯的电阻率、硬度和强度,用于制造精密电阻、珠宝饰物等。近年来钯的分析在矿物、催化剂和工业用品中的应用已经有许多研究并取得取得很大进展：(1)分析采用了立体、全方位研究，凡是可能涉及的对象如催化剂、汽油、土壤、沉积物、水体、大气、生物组织及体液等均进行分析和研究；（2）样品的预处理技术不断改进，处理办法日益成熟；（3）分离富集手段多样化；（4）各种仪器联用技术不断发展，并且和分离、富集技术相结合。本文对该课题进行系统的综述，以供广大同行参考。

二、铂族元素分离和富集

1.负载泡沫塑料分离[1]

泡沫塑料（简称泡塑），其疏水而亲有机物、比表面积大、空隙多且互相联通，其中大量的（―NH2）等官能团对金属络阴离子有较强的吸附能力。对于泡沫塑料不能完全吸附的无机离子，则可负载各种有机络合剂或萃取剂（也可称为辅助络合剂）形成易为泡沫塑料吸附的络合物，从而达到定量吸附，醋酸丁酯就是一种痕量贵金属的萃取剂，用负载醋酸丁酯的泡沫塑料，是SnCl2+存在下，富集Au（Ⅲ）、Pt（Ⅳ）、Pd（Ⅱ），以2%HCl、2%NH4HF2和水洗去杂质。吸附率分别达到100%、98.3%和96.5%。该方法的特点是：操作简便、快速，成本低，对设备无特殊要求，检出限和准确度均能满足化探分析要求。

2.弱碱性阴离子交换树脂吸附分离[2]

在盐酸介质中，钯与氯离子发生反应生成配合物[PdCl6]2-，该配合物能被大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂吸附。方法检出限为0.12n/g(10.0g样品)。方法经国家一级标准物质验证，测定值与标准值相符，精密度(RSD，n=12)为8.9~13.9％，回收率为89~118％。方法已用于测定水系沉积物中的痕量钯。

3.活性炭分离富集[3]

对精矿湿法冶金氧化浸出液采用控制分取体积，制成10％盐酸介质，以活性碳分离富集铂、钯，标准加入回收率铂为98.9％，钯为96.0%。，吸附容量为Pd≤150μg、Pt≤200μg，标准偏差钯为0.52％，铂为2.0％。

4.溶剂萃取[4]

溶剂萃取技术由于具有生产量大，操作简便，分离效果好，回收率高，产品纯度高，成本低，易于实现自动化等优点而越来越受到人们的重视。对钯的萃取，人们做了大量的研究，并取得了一定的进展。对于浸出钯的水溶液，以从酸性氯化物介质中萃钯研究最多，同时也有部分从硝酸和硫酸介质中萃钯的研究。从有机相看，采用的萃取剂包括中性 、酸性、碱性和螯合萃取剂等。近几年，也有一些二元协同萃取剂萃取钯的研究报道。现简介如下

4.1中性萃取剂：中性萃取剂如亚砜、硫醚、烷基氧化膦、磷酸酯等，它们在水中一般显中性在贵金属提取和分离方面占有重要地位。

4.2酸性萃取剂：主要包括羧酸和酸性含磷、硫萃取剂等。在水溶液中一般显酸性。

4.3胺类萃取剂：包括伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐和酰胺。

4.4螯合萃取剂：指能与金属生成螯环萃合物的萃取剂，包括 二酮类、 羟基喹啉类、肟类等，其萃取能力强、选择性好，及分离系数大，是钯的有效萃取剂。

4.5协同萃取剂：是指体系中含有一个或一个以上的萃取剂萃取金属时，会产生协同萃取效应的一类萃取剂。

三、铂族元素的测定技术

1. ICP-MS和ICP-AES[5]

ICP-MS综合了等离子体极高的离子化能力和质谱法的高分辨、高灵敏及多元素同时检测，已成为铂族元素分析最强有力的检测手段。四极杆ICP质谱仪和具有磁扇场和电扇场结合的双聚焦的高分辨率质谱仪的应用，对于一些样品的测定可以不经过分离富集而直接进行测定，方法所具有的特有功能显示了极其诱人的发展前景，而同位素比测定更是ICP-MS所具有的特有功能。ICP-AES也应用于污染的生物样品中的铂族元素的分析。Vlasanvoka等分析了空气颗粒物中的Pt和Pd，对于50ml中含1~20ng的Pt和Pd 纯溶液，加标回收率分别为97%~103%(Pt)和99%~101%(Pd)。

2.分光光度法[6]

水溶性试剂M间甲苯基N，-(对氨基苯磺酸钠)硫脲(MMPT)在HAc-NaAc缓冲介质和CTMAB（溴化十六烷基三甲胺）存在下，与铂(Ⅳ)和钯(Ⅱ)反应形成绿色和褐色水溶性络合物，其最大吸收波长分754.4和304.6nm。符合朗伯-比尔定律的浓度范围分别为0.00~1.25μg/ml和0.00~1.00μg/ml。摩尔吸光系数为εPt=8.6×104L・mol-1・cm-1和εPd=7.4×104L・mol-1・cm-1。在754.4和304.6nm波长分别测定铂、钯混合液的吸光度。计算出铂、钯的含量。50种共存离子中，仅有Cu2+和Co2+对钯的测定有干扰。该法选择性好，用于合成样品、矿石和催化剂样品中铂、钯含量的测定，其相对标准偏差RSD小于2.0％；回收实验回收率是96~104％。由于试剂铂、钯形成的络合物都易溶于水，不需予先分离即可同时测定，操作简便，快速，环境友好。

3.发射光谱法[7]

本法操作简便，检出限低，对设备无特殊要求，适用于化探样品测定。方法选用WPG-100型光栅摄谱仪，刻线1200条・nm-1，中间光栏3.2nm，狭缝12μm，交流电弧，220V预燃10A 2s，起弧18A 15s，光谱纯石墨电极，上电极锥形，下电极规格Ф2.5×1.5×0.5mm，对电极摄谱。常规洗像，显象20℃,3.5s在此条件下可得背景较浅的谱线。为使摄谱时的弧焰稳定，加入光谱纯石墨粉作缓冲剂。由于是多元素连测，很难找到一种合适的内标元素。可选用背景作内标，基本消除了测定条件波动对谱线的影响。本法检出限为（ng）Au：1.0，Pt：1.5，Pd1.7。RSD分别为35.38%，29.94%，12.5%。

4.石墨炉原子吸收光谱法 [8]

采用王水和氢氟酸熔矿，用石墨炉原子吸收光谱法直接测定铂含量。方法简单、快速、测定准确。本法采用日立Z-8000偏振塞曼原子吸收分光光度计，仪器条件为：波长265.9nm，灯电流12.5mA，光谱通带0.4nm，载气流量200ml/min，进样量20μL，石墨炉升温程序见表1。

测定时加入铜离子可以提高测定灵敏度消除其他离子干扰，本法加入400mg/L的铜溶液。在一定浓度下Fe3+、Ni2+等7种干扰离子对测定结果影响很小。在上述条件下方法的RSD为0.73%，加标回收率99.4~100.3%，检出限0.044mg/L

5.其他方法[1]

液相色谱、毛细管电泳、离子色谱和TXRF（全反射X射线荧光）等技术也应用环境和生物样品中的铂族金属元素测定。国外有报道使用TXRF测定空气粉尘中的铂和钯，检出限为0.40ng/m3（Pt）和0.08ng/m3（Pd）。Lucena等采用激光诱导破坏光谱法标记汽车尾气处理装置中三效催化剂里的铂族金属元素，获得满意的效果。

四、结语

今后，铂族元素分析的主要研究领域可能是：对于某些复杂样品，不同的样品处理方式，分析结果差异较大 。因此，仍需研究取样、样品贮存及防止污染和损失等；仪器造价较高，但是今后研究发展的方向之一，尤其是不经过分离富集并同时测定多元素的课题；随着铂族元素应用范围日益扩大，其生物效应和环境效应尚需深入研究。

表1 石墨炉升温程序

参考文献：

[1]李承元等.负载泡沫塑料富集发射光谱测定化探样品中痕量金、铂、钯[期刊论文] 黄金 2005 26（12）.

[2]王玉玲等.弱碱性阴离子树脂分离富集一发射光谱法测定痕量钯[期刊论文] 岩矿测试 2007 26（5）.

[3]陈小兰等.活性碳富集比色法测定金宝山精矿湿法冶金氧化浸出液的铂、钯 广州有色金属研究院分析测试中心

[4]朱萍等.用溶剂萃取从酸性溶液中回收钯[期刊论文] 贵金属 2002 23（4）.

[5]邹洪.等 环境和生物样品中铂族金属的分析研究进展[期刊论文] 分析化学评述和进展 2003 31（5）.

篇4

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.15.071

拉曼光谱是在分子水平上研究物质结构的一种重要的工具，已广泛应用于分析科学领域[1]，表面增强拉曼光谱克服了普通拉曼光谱检测灵敏度低的缺点[2]，是灵敏度较高的研究界面效应的技术之一，能最大限度地应用于研究吸附分子在表面的取向及吸附行为、吸附界面表面状态、生物大分子的界面取向及构型、构象和结构分析[3]。在商品化的实际应用中，需要强调产品的可再生利用性，需采用真正可行的抗体抗原分离方式，同时不影响抗体抗原的活性与特异性[4]。

在以上理论的基础上，本实验在SERS检测中引入合适的生物洗脱体系——甘氨酸-HCI缓冲体系，以探究本方法的洗脱效果、稳定性和重复使用性。

1 材料与方法

1.1 材料 用Frens法制备得的金溶胶，粒径大约30～40 nm。

浓度1 mmol/L的苯硫酚和浓度1 mmol/L的4，4’-联吡啶分子溶液。3.34 mg/L的羊抗人IgG。小牛血清白蛋白（BSA）（5%p）。pH 9的硼砂缓冲溶液。美国Full Moon BioSystems公司的生物芯片。TBS/0.1%Tween、TBS和三次水。

1.2 方法

1.2.1 制备金溶胶作免疫标记 用Frens法制备得到紫红色浑浊的金溶胶，粒径大约30～40 nm。将浓度1 mmol/L的苯硫酚1 μl和浓度1 mmol/L的4，4’-联吡啶0.4 μl两种标记分子溶液分别加入金溶胶中做标记，同时对标记溶胶进行多次离心，之后重新悬浮，以去掉多出来的标记分子。把3.34 mg/L的羊抗人IgG 5 μl加进标记溶胶中，在室温下充分反应后，对标记溶胶再次离心，使其悬浮。选择5%p的BSA即小牛血清白蛋白把表面的空位进行封闭，然后离心，在硼砂缓冲溶液（pH 9）的作用下，再实现溶胶的悬浮。

1.2.2 制作固相抗体 抗体使用的稀释液是硼砂缓冲溶液（pH 9），稀释的浓度以每毫升200～500 μg为宜，之后把稀释好的液体滴在美国Full Moon BioSystems公司的生物芯片所做的固相基底上，形成拉曼光谱的采集点。环境湿度维持65%～75%，把上面所制作好的芯片放入，12 h后拿出，然后放在普通室温中，干燥0.5 h。

1.2.3 组装三明治结构的复合物和进行SERS检测 把之前制得的抗体分别在BSA溶液（5%）中、人抗原的缓冲溶液中和标记免疫金溶胶溶液振荡0.5 h、2～4 h和2 h，在每次震荡后分别用三次水以及TBS/0.1%Tween、TBS和三次水依次冲洗，再分别用氮气吹干。制得“固相抗体-待测抗原-标记免疫金溶胶”，它是三明治结构的复合物，可以用该抗体来进行SERS检测。

1.2.4 仪器 使用的仪器与设备有LEO-1530型扫描电子显微镜、法国Jobin Yvon公司的HR800共聚焦激光拉曼散射仪、He-Ne激光器、电荷耦合检测器和100倍的长焦镜头物镜。

1.2.5 选择洗脱体系 先用人抗原和羊抗人抗体制备抗原和抗体的复合物，第一次选择强酸的盐酸溶液（pH 2）进行洗脱，让基底在强酸溶液中震荡，震荡2 h，把4，4’-联吡啶作为免疫标记分子，第二次组装三明治结构的复合物，用来进行SERS检测，观察SERS谱图。在看到生物缓冲体系的作用后，采用甘氨酸-HCI（0.2 mol/L）生物缓冲体系，调节体系的pH 值，使pH为2，再把已制备好三明治夹心结构的基底浸入其中。观察洗脱之前、洗脱5 h、洗脱10 h、洗脱24 h后测得的SEM图。

1.2.6 洗脱后基底的稳定性 选择羊抗人抗体抗原和苯硫酚，把后者作为标记分子，制备抗原抗体复合物。然后再用用甘氨酸-HCI体系对复合物洗脱，分别在暗处放置在10 d、1个月、2个月后，第二次制备三明治结构。分析经过静置再次组装的三明治结构SERS谱图。

1.2.7 观察载体的重复使用性 洗脱基底1、5、10次，再分别进行组装，第二次抗原检测以苯硫酚作为免疫检测标记分子，通过分析之后的SEM图来研究基底的可重复使用次数。

2 结果

首先通过改变pH值来试图解离抗体抗原复合物，把洗脱2 h之后第二次组装的三明治夹心结构复合物进行SERS检测，谱图上显示有3个样点有明显的标记分子信号。洗脱后预期目的已基本达到，但是在少部分区域出现与标记分子4，4’-联吡啶特征峰不一样的杂峰和比较复杂的谱峰。该结果提示，只有强酸体系解离复合物并不利于维持生物环境。因此，分离的高选择性和彻底性和保护体系生物活性的重要性是SERS检测可再生性的关系因素，而使用生物缓冲体系后，既能防止pH变化对提取效果的影响，又能防止因pH值变化过度而导致的某些活性物质的变性。

之后采用甘氨酸-HCI（0.2 mol/L）生物缓冲体系进行洗脱，通过洗脱之前、洗脱5 h、洗脱10 h、洗脱24 h后测得的SEM图进行分析得知，洗脱时间的选择与抗体抗原分离的彻底性密切相关，且在洗脱时间为24 h时，抗原和抗体能充分分离，因此清除了抗体上的标记免疫溶胶和抗原，洗脱效果较好。

把洗脱后的基底分别静置在阴暗处10 d、1个月、2个月后，第二次制备抗原抗体复合物。通过分析处理后二次制备的复合物SERS谱图，可见a1振动模式特征谱峰在999和1 573 CTn-1的位置，而具有苯硫酚特征的峰值清晰。

洗脱基底重复1、5、10遍，然后再分别组装，这一过程的SEM图中，基底上的纳米粒子和洗脱基底再组装的次数呈反比，这与基底活性点被洗脱次数增加有关。基于上述结果，第二次抗原检测以苯硫酚作为免疫检测标记分子，基底洗脱后再组装的次数增加，可达10次左右。在这一过程的SERS谱图上，挑选重复1、5、10次的谱图，这些图谱在1000～1600/cm处具有分辨率不良的、较复杂的杂质峰。

3 讨论

自从1974年Fleisehmarm发现吡啶的表面增强拉曼散射光谱（SERS）以来，SERS已经逐渐成为一种研究物质结构性质的快速有效的手段[5]。SERS标记免疫检测是将SERS与标记免疫学相结合，利用SERS的高灵敏度和光谱选择性，结合抗体抗原的特异反应作用而进行的纳米标记免疫分析技术[6]，能避免溶液中类似物质的信号干扰，从而轻易获取高分辨的表面分子信号[7]，由于具有高灵敏度、快捷、方便等特点[8]，SERS标记免疫检测已被广泛用于表面科学相关的领域，其应用领域的有效拓宽直接与活性基底的制备和增强机理的研究密切相关[9]，SERS免疫检测已逐渐有成为新的免疫技术的趋势[10]。

本次研究中，对抗原抗体复合物采用的洗脱的方式选择的是甘氨酸-HCl缓冲体系，在洗脱1 d后，抗原和抗体能充分分离，因此清除了抗体上的标记免疫溶胶和抗原。优良的再生效果体现在复合物在经过重新组装后，识别标记分子从而进行SERS检测的能力不变，仍能使用的次数大约为10次。经过本研究的实验结果证明，通过甘氨酸-HCI生物缓冲体系洗脱是一种洗脱基底再生效果好和稳定性强的方法。

参考文献

[1]汪佳俐，曹晓卫，李欣然，等.胱氨酸与半胱氨酸混合体系拉曼光谱的化学计量学解析[J].光谱学与光谱分析，2010，30（11）：243-244.

[2]鲍芳.过渡金属核壳纳米粒子的制备及其表面增强拉曼光谱研究[D].苏州大学博士学位论文，2009.

[3]韩洪文，闫循领，班戈，等.皮疹病人血清的表面增强拉曼光谱[J].光谱学与光谱分析，2010，30（1）：102-104.

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[6]韩三阳.磁性复合纳米粒子的制备，性质及其应用研究[D].苏州大学学位论文，2010.

[7]卢军军.新型SERS纳米探针的制备及其应用[D].湖南大学硕士学位论文，2011.

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[9]沈红霞.铁氧化物/金核壳粒子的制备及表面增强拉曼光谱研究[D].苏州大学博士学位论文，2009.

[10] 钟亮.表面增强拉曼光谱学理论研究及其在免疫检测中的应用[D].华南师范大学学位论文，2010.