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随着人们生活水平的提高,对食品及环境中有机污染物的监测日益受到重视。传统色谱技术检测方法,不可避免地具有检测成本高昂、样品处理复杂、耗费时间长等缺陷。自表面增强拉曼光谱(SERS)发现以来,在分析化学领域得到了越来越广泛的应用。SERS检测技术是基于目标分子的分子振动光谱实现,对于特定分子产生特定指纹图谱,因而具有强的抗干扰能力。与传统的色谱检测技术相比,还可利用便携式拉曼光谱仪实现有机污染物的快速检测,因此SERS检测具有便携性、易操作性、成本底和分析快等优点。本论文以食品及环境中代表性有机污染物甲基对硫磷(有机磷农药)及三聚氰胺(非法食品添加剂)为研究对象,根据目标物的存在状态,构建了几种基于纳米金、银结构的固态/液态SERS传感器,用于对它们的微痕量检测。具体研究工作如下:(1)采用“静电纺丝-高温煅烧”两步法制备出四种准三维贵金属纳米膜结构固态SERS传感器,用于溶液中甲基对硫磷及三聚氰胺的检测。分别利用HAuCl4/PVP,AgNO3/PVP及AgNO3/Ni(NO3)2/PVP作为前驱体,通过静电纺丝成型为纳米纤维,并高温下煅烧得到Au纳米膜(AuNM)、Ag纳米膜1(AgNM1)、Ag纳米膜2(AgNM2)以及Ag-NiO纳米纤维膜(Ag-NiO NFs)四种准三维纳米膜;并利用SEM、FT-IR及XRD进行了表征。测定计算得到四种SERS基底的增强因子分别为5.6×104、8.4×104、1.4×105以及2.4×104。研究结果显示AuNM和Ag-NiO NFs对甲基对硫磷的检测下限均小于10μM,AgNM1和AgNM2对三聚氰胺的检测下限均小于2.5μM。该研究表明“静电纺丝-高温煅烧”两步法为制备高性能SERS传感器提供了一条新的途径。(2)为了降低制备固态SERS基底的制作成本并提高其检测灵敏度,构建了蜡/AuNPs-分析物/AuNPs(W/Au-A/Au)的疏水多“热点”结构SERS传感平台用于溶液中甲基对硫磷和三聚氰胺的检测。应用Frens’法合成了五种不同粒径的AuNPs,采用UV-vis、TEM及XRD对其进行表征。实验结果表明粒径为60nm和130nm的AuNPs分别对于甲基对硫磷及三聚氰胺具有最佳SERS效应。将这两种尺寸AuNPs在疏水性蜡涂覆的硅片上构建AuNPs-分析物/AuNP(W/Au-A/Au)结构的SERS传感平台,分别实现了对甲基对硫磷和三聚氰胺的检测,其实际检测限分别小于10nM及1nM。该研究通过实验并结合有限元法模拟AuNPs表面电场证明了疏水多“热点”结构SERS传感器的高灵敏度。(3)为了实现对溶液中目标物的定量分析,通过电流替换沉积法在铜箔片表面原位生成银纳米结构,构建SERS传感器用于溶液中甲基对硫磷的定量检测。通过优化AgNO3浓度合成得到“树枝状”Ag纳米结构SERS基底,实现对甲基对硫磷的半定量分析,其检出限为1μM。通过添加适量模板剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)优化得到银纳米颗粒(AgNPs)的SERS基底,计算得到其SERS增强因子为3.6×105,并实现了对甲基对硫磷的定量分析,其实际检测限为1μM,线性范围为1-100μM。该AgNPs SERS传感器检测重复性良好,测量结果相对标准偏差为10.27%,对甲基对硫磷加标湖水样品检测的回收率在93.25-112.06%,相对标准偏差小于12%。研究结果表明,该SERS传感器对甲基对硫磷的微痕量分析具有潜在的应用价值。(4)构建了特殊形状AuNPs胶体SERS传感器,实现对甲基对硫磷定量检测研究。采用晶种生长法合成了两种刺状结构AuNPs(S-AuNPs1,S-AuNPs2)和一种三角形AuNPs(T-AuNPs),并应用TEM和XRD对其进行表征。测定计算得到三种AuNPs胶体的SERS增强因子分别为1.0×104、1.8×104和1.4×104,证明了它们良好的SERS效应。三种AuNPs胶体SERS传感器对溶液中甲基对硫磷的定量检测线性检测范围分别为1-100μM,0.5-100μM以及0.5-50μM,其实际检测限分别为1μM,0.5μM和0.5μM。通过在湖水中甲基对硫磷的加标检测,其回收率在94.4-109.1%之间。研究结果证明了三种结构AuNPs胶体SERS传感器对溶液中目标分子有效定量检测的可行性。(5)为了实现对实际样品表面目标物的检测分析,构建了基于双锥体金纳米颗粒(BP-AuNPs)胶带SERS传感器,实现了对蔬菜和水果表面的甲基对硫磷的检测。采用晶种生长法合成BP-AuNPs并由TEM,SAED,UV-vis及XRD表征;采用离散偶极子近似法计算得到其最大理论SERS增强因子为1.54×108。利用该BP-AuNPs胶带传感器对硅片(模拟实际样品)表面的R6G和CV做了检测分析,得到实际检测限分别为0.22μg/cm2和0.1μg/cm2,证明了BP-AuNPs基SERS传感器的可行性。利用该BP-AuNPs胶带SERS传感器实现了湖水样品及蔬菜和水果样品表面甲基对硫磷的加标检测,检测结果显示其在湖水样品中实际检测限达到0.8μM,在蔬菜水果样品中实际检测限达到ng/cm2水平,证明了基于BP-AuNPs胶带SERS传感器的实际应用价值。(6)基于金纳米棒(AuNRs)胶体SERS传感器,建立了“滴加-检测”的检测方法,同时实现了对溶液中和实际样品表面甲基对硫磷的原位定量分析。通过晶种生长法合成了AuNRs并采用TEM,UV-vis及XRD表征。AuNRs胶体SERS传感器在溶液中对甲基对硫磷的定量分析检测的线性范围为1到800μM,实际检测限为1μM。“滴加-检测”法实现了在硅片表面(模拟固体目标物表面)的甲基对硫磷的定量检测,其检测线性范围为90ng/cm2-10.96μg/cm2,实际检测限为90ng/cm2。将该SERS传感器进一步应用于甲基对硫磷污染的实际样品的检测。在湖水中检测限为1μM;在水果和植物叶片的表面上检测限为110-440ng/cm2不等,加标回收率为96.36-106.02%。同时利用有限元法模拟了AuNRs表面电磁场增强,说明了SERS效应产生的原因并为AuNRs基SERS传感器的构建提供了理论依据。研究结果证明了该AuNRs胶体SERS传感器对于实际样品检测的潜在应用价值。