[发明专利]基于扫描电镜-拉曼技术原位鉴定固体表面纳米塑料颗粒的方法

说明书

本发明属于纳米塑料鉴定领域，公开了基于扫描电镜‑拉曼技术原位鉴定固体表面纳米塑料颗粒的方法，在确保纳米塑料有机结构不被损坏的前提下，通过扫描电子显微镜和含白光共聚焦显微拉曼光谱联用仪进行参数设定和测试，包括对待检测固体样品表面低电压电子束条件下采用扫描电子显微镜靶向识别其存在的纳米颗粒；和共聚焦显微拉曼光谱原位鉴定上述识别的纳米颗粒是否为纳米塑料的步骤，最小鉴定尺寸为360nm，并实时鉴定出纳米颗粒是否含有塑料成分。本发明可以实现对单个纳米级颗粒化学成分的原位鉴定，同时确保纳米颗粒的塑性结构不被电子束损坏。

技术领域

本发明属于纳米塑料鉴定技术领域，涉及固体表面纳米塑料的原位鉴定方法，尤其涉及基于扫描电镜-拉曼技术的参数确定实现原位鉴定固体表面纳米塑料颗粒的方法。

背景技术

长期暴露在自然环境中的固体塑料会发生风化老化现象，其表面会出现裂缝或颗粒凸起，棱角会变得圆润，可能在其表面生成纳米尺度的塑料颗粒。现有的常规检测技术，还无法实现对固体表面单颗粒纳米尺度物质成分的原位鉴定，主要原因在于：(1)纳米颗粒小，较难准确定位；(2)即使通过技术手段实现了准确定位，也无法同时实现纳米级的原位分析；(3)纳米塑料的化学成分与固体塑料背景化学成分并无显著差别，较难区分。

扫描电镜被广泛用于纳米颗粒的微观形貌观察，但通常只能获得物质表面形态的图像，却不能识别粒子的化学特性，且高能电子束容易损坏有机物特定结构。塑料化学成分的分析通常采用傅里叶变换红外光谱或显微-傅里叶变换红外光谱技术来实现，不同塑料可产生不同的傅里叶变换红外光谱信号，对比标准样品红外光谱图判断和确定样品的塑料成分，但其鉴定分辨率远远达不到纳米级(＜1μm)的要求。相对红外光谱而言，激光拉曼光谱可以识别直径更小的塑料颗粒，其最小检测粒径可以达到1μm。此外，普通的红外光谱及拉曼光谱测定通常是将样品异位压片或异位置于滤膜上进行测定，不能实现单个纳米塑料颗粒的原位鉴定。新型的电镜-光谱联用技术由于其电子束和光束强度较高，目前主要用于矿物质、无机纳米等材料的分析与鉴别，而未用于有机纳米材料的鉴别。

发明内容

本发明将扫描电镜-拉曼技术引入固体表面纳米塑料颗粒的原位鉴别，通过特定的参数设置，确保纳米塑料有机结构不被破坏，同时实现固体表面纳米颗粒靶向识别和原位鉴定，实时判断纳米颗粒是否为纳米塑料颗粒或颗粒中是否含有塑料成分；具体地，包括以下步骤：

(1)制备检测样品：导电胶粘贴于铜或铝的样品座，所述待检测固体样品粘贴到上述导电胶上，并用吸耳球吹扫掉导电胶上未粘紧的固体样品；

(2)靶向识别样品中纳米颗粒：将上述检测样品置于所述扫描电子显微镜真空腔内的样品台上，设置其测试参数包括：放大倍数为100倍、样品电流为0.75NA、所述扫描电子显微镜的光学镜头和所述检测样品表面的距离为4mm，和加速电压为1～3kV，扫描所述检测样品，得到扫描电镜图像，识别纳米尺度颗粒；

(3)原位鉴定纳米颗粒：扫描后的检测样品自动传递至所述共聚焦显微拉曼光谱下并保持同一位置，设置其测试参数包括：空间分辨率为360nm、光谱分辨率为1cm^-1、扫描范围为250×250×250μm、激光波长为532nm或785nm、激光功率为5～10mW、采集时间为5～10s和积分次数为2～5次，测定并根据相关点位的拉曼信号得到拉曼图像，鉴定上述识别的纳米颗粒是否为纳米塑料。

在某些实施方案中，所述待检测固体样品为块状、层状、片状、薄膜状、线状、颗粒状、粉末状或无定型状中的一种。

在某些实施方案中，所述纳米颗粒的粒径范围为360～1000nm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：