科学研究证明,人体中含有多种金属元素,它们与人体的健康关系紧密。金属离子伴随着我们的生活,参与了自然和人体某些重要的生理过程。金属元素虽然在体内含量很少,但它们在生命过程中的作用不可低估,故其富集分离与浓度的测定变得尤为重要。基于此,本论文探索借助核壳磁性金属复合纳米粒子的磁性内核和外壳金层,通过壳层表面修饰分子上的羧基的配位化学将重金属离子固定,利用外加磁场实现富集分离,最后通过表面增强拉曼光谱进行富集效率的检测,本论文的主要研究工作归纳如下:1.优化基于表面增强拉曼光谱的重金属离子的检测方法对比了机械抛光金片,原子级平滑金基底以及功能化硅片基底对组装检测用三明治结构的影响,结果表明机械抛光基底本身的增强效应可干扰检测;功能化硅片的组装过程较为复杂,缺乏耦合作用而使检测灵敏度降低。原子级平滑基底表面无增强效应且其与外层纳米粒子的耦合作用可提高检测灵敏度。对比了不同链长和结构且具有羧基的分子,发现巯基苯甲酸是合适的作为重金属离子固定的功能分子和SERS检测的标记分子。利用重金属离子与羧酸的配位化学连接功能化的纳米粒子,研究粒子间的耦合效应,为检测提供实验基础。2.引入磁性复合纳米结构,实现重金属离子的磁富集利用共沉淀法制备Fe₂O₃内核,通过还原氯金酸在其表面包裹金壳层,控制包裹层厚度使Fe₂O₃@Au核壳粒子同时表现出内核的磁性和外层金壳层的可修饰性。通过自组装在金壳层表面修饰含巯基和羧基的分子,利用羧酸与重金属离子的配位化学将重金属离子固定至核壳结构纳米粒子表面。对纳米粒子施加磁场,使固定重金属离子的磁性纳米粒子富集,实现重金属离子(Cu²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺)从溶液中分离。研究了磁富集时间与溶液中重金属离子浓度变化关系。3.发展重金属离子磁富集效率的高灵敏度评估技术构建“MBA修饰的金基底/重金属离子/MBA修饰的金纳米粒子”三明治结构,运用SERS技术读出MBA的信号间接体现体系中含有重金属离子以及可能的浓度范围。通过比较重金属离子磁富集分离前后组装的三明治结构SERS信号的强度变化,判断磁富集前后其浓度的变化,研究发现,在磁场施加的初始阶段其浓度降低十分迅速,对原始溶液为10^-2 mol/L铜离子溶液经磁富集后其浓度约降低10个数量级,可见该方法适于评估磁分离的效率。4.实现铬酸根的检测,磁富集和分离通过介质中水与铬酸根离子以及修饰在金基底和金纳米粒子表面的羧酸根形成氢键而构建“巯基苯甲酸-金基底/铬酸根-水/巯基苯甲酸-金纳米粒子”三明治结构实现铬酸根离子的间接检测。通过引入功能化的Fe₂O₃@Au核壳磁性纳米粒子,利用外加磁场可富集分离溶液中的铬酸根离子,经SERS检测表明10^-5mol/L的铬酸根离子磁分离后其浓度降低了约4-6个数量级。