[发明专利]金基银球表面增强材料和变压器油中糠醛的检测方法

说明书

金基银球表面增强材料，它是以4‑氨基苯硫酚为偶联剂通过化学制备方法将银纳米颗粒组装在金膜表面制得的，具体通过以下步骤来制备：(1)合成银溶胶溶液：将1mM的硝酸银水溶液加热至沸腾后，加入质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热1h保持溶液处于沸腾状态；(2)对金膜进行改性：将金膜分别在去离子水和无水乙醇中超声20min后在室温下用氮气吹干，然后在室温下放置于4‑氨基苯硫酚的乙醇溶液中沉积4‑10h，取出后冲洗去掉表面没有结合的4‑氨基苯硫酚分子；以及，(3)在金膜表面组装银纳米颗粒：将改性后的金膜用氮气吹干后置于银溶胶溶液中浸泡至少10h，然后洗涤，在室温下用氮气吹干后储存备用。

技术领域

本发明属于电气设备绝缘在线监测与故障诊断领域，具体涉及一种金基银球表面增强材料以及利用金基银球表面增强材料作为表面增强基底材料的变压油中糠醛的检测方法。

背景技术

变压器在长期运行过程中，由于受到温度、电场、水分以及氧气等因素的作用，绝缘纸中纤维素链断裂生成呋喃类衍生物并溶于变压器油中，其中糠醛含量最高，是目前评估油纸绝缘老化程度最常用的指标之一。

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Scattering，SERS)技术是增强液体样品拉曼信号最常用的方法之一，原理上其能以六个数量级或更高的增强倍数获得目标物质的指纹图谱。表面增强拉曼光谱技术采用激光作为检测手段，无需复杂的预处理过程便可以实现混合液体中目标物质的快速、无损原位检测，在变压器油中溶解老化特征物的检测领域具有良好的应用前景。

但是，由于运行变压器油中成分复杂、糠醛含量较低，油中溶解糠醛分子拉曼信号的相对强度较弱。因此。需要开发一种能有效增强油中溶解糠醛分子拉曼信号的增强基底材料以及相应的变压器油中糠醛的拉曼光谱检测方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明一方面提供一种金基银球表面增强材料，所述金基银球表面增强材料是以4-氨基苯硫酚为偶联剂通过化学制备方法将银纳米颗粒组装在金膜表面制得的。

优选地，所述银纳米颗粒的尺寸在50-60nm的范围。

优选地，所述金膜是镀覆在硅片衬底上的厚度为100nm、尺寸为0.5cm×0.5 cm的金膜。

优选地，所述金基银球表面增强材料通过以下步骤制备：(1)合成银溶胶溶液：将浓度为1mM的硝酸银水溶液加热至沸腾后，加入体积为硝酸银水溶液体积的1/50的质量分数为1％的柠檬酸钠水溶液，继续加热1h保持溶液处于沸腾状态；(2)对金膜进行改性：将金膜分别在去离子水和无水乙醇中超声20min 后在室温下用氮气吹干，然后将金膜在室温下放置于4-氨基苯硫酚的乙醇溶液中沉积4-10h，将其取出后用去离子水和无水乙醇反复冲洗，去掉表面没有结合的 4-氨基苯硫酚分子；以及，(3)在金膜表面组装银纳米颗粒：将在步骤(2)中改性后的金膜用氮气吹干后置于步骤(1)中所制备的银溶胶溶液中浸泡至少10h，然后用无水乙醇和去离子水交替洗涤至少四次，在室温下用氮气吹干后储存备用。

优选地，所述4-氨基苯硫酚的乙醇溶液中4-氨基苯硫酚分子的浓度在 0.05-0.2mol/L的范围。

优选地，所述4-氨基苯硫酚的乙醇溶液中4-氨基苯硫酚分子的浓度为0.1 mol/L。

另一方面，本发明还提供一种油中糠醛拉曼光谱原位检测方法，所述方法以上述金基银球表面增强材料作为表面增强基底材料，包括以下步骤：(1)将所述金基银球表面增强材料放入待检测变压器油中，使所述金基银球表面增强材料与待检测变压器油充分接触；(2)将步骤(1)中放置了金基银球表面增强材料的待检测变压器油相对于激发光源适当地放置，使得激光能聚焦于所述金基银球表面增强材料的上表面；(3)在单一激光波长下进行原位检测并采集拉曼谱图。