[发明专利]一种基于pH试纸和拉曼光谱的微液滴pH检测方法

说明书

本发明属于pH测量技术领域，具体为一种基于pH试纸和拉曼光谱的微液滴pH检测方法。本发明通过pH试纸与激光共聚焦拉曼光谱仪系统联用，实现微液滴的pH检测；具体包括：将待测微液滴与pH试纸发生反应，当pH波动时，pH试纸的颜色随之变化，试纸的拉曼峰信号相应变化；通过激光共聚焦拉曼光谱仪系统采集特定拉曼峰信号强度，从而判定测微液滴的pH。本发明结合拉曼光谱仪系统中光学显微镜的放大作用，通过pH试纸上染料的拉曼峰强度变化测量样本pH，具有精确，稳定，抗颜色干扰，可尺寸分辨等优点，可用于微液滴的pH检测，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于pH测量技术领域，具体涉及一种微液滴的pH测量方法。

技术背景

悬浮的微液滴是大气化学反应中重要的特殊微反应器，对许多大气过程有着深远的影响。微液滴的pH作为关键参数之一，决定了液滴内部物质的化学形态、相变、分配和反应性等关键参数，进一步地影响化学产物、气溶胶过程、区域气候和公共卫生。如，酸度增加会增强飞沫穿透人体的能力，增加其毒性。而气溶胶引起的雾霾、酸雾等气候问题也严重影响人们的正常生活。因此，为了科学地理解微液滴化学，测量单微滴的pH值迫在眉睫。

间接测量或代理方法，如离子平衡、摩尔比、相分配或热力学平衡模型等被广泛用来评估气溶胶的pH值。其中，热力学平衡模型由于考虑了离子活度系数、有机酸类型和水含量，从而供了相对准确的微液滴pH预测值。然而,他们仍然受到低含水量、低离子强度、无机离子掺杂和动力学局限性的影响，存在固有误差。且由于缺乏对微液滴pH值的直接测量，对微滴液滴化学过程的科学分析仍然有限。

现有的微液滴pH检测方法主要基于微液滴内的离子或者指示官能团的拉曼光谱，往往只能检测具有高离子浓度的微液滴。而其他pH测量方法，如借助染料和共聚焦光显微镜的峰强度标定法、借助pH试纸和手机的颜色标定法、借助pH敏感染料的降解程度标定法等都存在操作复杂，检测条件苛刻，离子浓度要求高等问题，很难达到预期的效果。因此，需要创建一种更加精确灵敏的适用于微尺度条件下的微液滴pH检测方法，使其克服当前微液滴pH直接测量方法的缺点，实现微液滴化学的科学分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、精确的适用于微尺度条件下的微液滴pH测量的方法，以克服现有技术中存在的问题，实现微小液滴的pH稳定测量。

本发明提供的微液滴pH测量的方法，是基于pH试纸和拉曼光谱技术的，具体通过pH试纸与激光共聚焦拉曼光谱仪系统联用，实现微液滴的pH检测。

本发明提供的pH测量的方法，具体步骤为，将测微液滴与pH试纸发生反应，当pH波动时，pH试纸的颜色随之变化，试纸的拉曼峰信号相应变化；使用激光共聚焦拉曼光谱仪系统采集特定拉曼峰信号强度，从而判定测微液滴的pH。

本发明中，所述的特定拉曼峰信号，包括位于100-3000cm^-1处与pH大小有相关性的拉曼峰峰位置信号。优选地，拉曼峰峰位置为965.0cm^-1、994.5cm^-1、1094.5cm^-1、1120.1cm^-1、1337.4cm^-1、1378.5cm^-1、1475.8cm^-1、1545.2cm^-1、1585.5cm^-1、1620.6cm^-1。

本发明中，所述的特定拉曼峰信号包括拉曼光谱的峰强度和峰面积。优选地，特定峰拉曼信号为1545.2cm^-1、1585.5cm^-1和1620.6cm^-1的三个峰强度之和。

本发明中，还包括使用同样方法，建立pH试纸和拉曼光谱的pH校正曲线（也称标准曲线）。