论文部分内容阅读
多环芳烃（PAHs）是一类含两个或两个以上苯环以稠环形式连接形成的碳氢化合物,具有较强的致癌、致畸和致突变作用。由于食物链和生物富集作用,PAHs给生态环境和人体健康带来了极大的危害。目前应用于PAHs的检测方法虽灵敏度较高,但仪器昂贵,操作繁琐,耗时长,且无法实现实时原位监测。表面增强拉曼光谱（SERS）是一种基于纳米尺度的粗糙表面或颗粒体系的异常光学增强现象,具有信息含量丰富、灵敏度高、无需样品预处理且操作简便的优点,因此被认为是一种极具前景的分析技术。借助于SERS,有望实现对PAHs的实时快速探测。本论文主要工作是利用SERS检测PAHs,研究内容如下:1、气液界面自组装单层正十二硫醇包金（Au@DDT）核壳纳米粒子对PAHs的SERS检测。经正十二硫醇（DDT）修饰的金纳米粒子可以在气液界面自组装形成大面积单层的Au@DDT核壳纳米粒子薄膜,并以此薄膜作为SERS基底。利用硫醇的疏水链端对PAHs分子的富集作用,使PAHs分子能够到达金纳米粒子的电磁场增强区域可以达到SERS检测PAHs的目的。研究表明,利用制备的Au@DDT的单层金纳米粒子SERS基底可以实现对PAHs的SERS定性和定量检测。PAHs的SERS强度与其浓度的对数值呈线性相关,线性相关系数R2可达0.9977;五种不同浓度的苯并[a]芘（B[a]P）的回收率在89.9%-104.3%之间,其相对标准偏差在2.34%-15.36%。而且自组装单层Au@DDT核壳纳米粒子制备的SERS基底对PAHs的检测具有较好的均一性和可重复利用性。2、苯膦酸锆包金（Au@ZrPP）核壳纳米粒子的制备、表征及其在SERS检测PAHs中的应用。通过探讨HF用量、巯基乙酸（TGA）修饰量、加热温度、反应时间和苯膦酸锆（ZrPP）配比液用量等因素对Au@ZrPP核壳纳米粒子合成的影响,经TEM表征成功合成了壳层厚度约为2 nm的Au@ZrPP核壳纳米粒子。经能谱元素分析发现Au@ZrPP核壳纳米粒子主要含有C、P、O、Zr和Au五种元素。通过红外吸收光谱发现,合成的Au@ZrPP核壳纳米粒子的红外吸收峰与ZrPP红外吸收峰一致。且通过紫外-可见吸收光谱可知,壳层厚度约为2 nm的Au@ZrPP核壳纳米粒子溶液的最大吸收峰在539 nm,相对于金纳米粒子溶液的最大吸收峰会有4 nm的移动,同时在250-270 nm中间出现了苯环的B带吸收峰。由于Au@ZrPP核壳纳米粒子的壳层ZrPP中含有大量的苯环,可以利用π-π电子堆积作用来捕获PAHs分子,借用内核金纳米粒子的电磁场来增强PAHs的拉曼信号,从而实现对PAHs的SERS检测。利用浓缩的壳层厚度2 nm的Au@ZrPP核壳纳米粒子溶液可以实现对PAHs的SERS定性和半定量检测,并成功检测到10-7 M B[a]P且得到了高质量的SERS谱图。同时,初步探究了制备单层Au@ZrPP核壳纳米粒子SERS基底的方法。3、聚乙烯吡咯烷酮包金（Au@PVP）核壳纳米粒子的制备、表征及其在SERS检测PAHs中的应用。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）可以通过五元环上的N原子和羰基中的O原子与金纳米粒子上的Au原子共价结合形成Au@PVP有机壳层核壳纳米粒子,在不同温度下合成的Au@PVP核壳纳米粒子其壳层厚度均为2 nm。同时合成的Au@（PVP&TGA）核壳纳米粒子壳层厚度与Au@PVP核壳纳米粒子厚度没有太大的差别,但其壳层相对更加均匀与致密。然而利用Au@PVP核壳纳米粒子不能实现对B[a]P的SERS检测。