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作为典型的持久性有机污染物,多氯联苯(PCBs)不仅毒性高、作用持久,而且具有生物富集特点。PCBs对生态环境和人类健康造成了极大的危害,是当前人类社会面临的主要环境问题之一。因此,实现对痕量PCBs实时快速检测具有十分重要的现实意义。由于表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术具有高灵敏度和指纹效应等优点,有望用于有机污染物的快速痕量检测领域。SERS应用的关键在于制备具有高活性、良好重复性的SERS基底。本文采用湿化学合成方法,分别制备了银(Ag)纳米颗粒和氧化锌(ZnO)介孔纳米片的复合组装结构以及金(Au)纳米棒、Au@Ag核@壳纳米棒组装体系等。并且对Ag/ZnO复合衬底的SERS活性进行了优化,实现了对5×10-6MPCB-77的快速敏感响应,为用SERS技术快速检测痕量PCBs奠定了材料基础。 本文的主要研究内容和创新点如下: 1.在碳纤维布的每根纤维的表面生长ZnO介孔纳米片,并在介孔纳米片的表面修饰Ag纳米颗粒,获得一种异质材料组成的柔性SERS复合基底,实现了对PCB-77拉曼信号的快速响应。首先,采用原子层沉积技术在碳纤维布中的每根纤维的表面沉积一层均匀的ZnO籽晶层;然后,采用水浴沉积与后续热分解相结合,在碳纤维表面嫁接ZnO介孔纳米片。最后,采用等离子溅射法在ZnO介孔纳米片表面组装Ag纳米颗粒,得到了Ag纳米颗粒@ZnO介孔纳米片@碳纤维布复合结构衬底。在该复合衬底中,ZnO纳米片是多孔结构,具有较大的比表面积,有利于对待检物的吸附;在其表面修饰Ag纳米颗粒后,结合了半导体ZnO的化学增强SERS效应与Ag纳米颗粒的物理增强SERS效应,因此复合衬底的SERS活性更高,最终实现了对5×10-6MPCB-77拉曼峰的快速敏感响应,为用SERS技术快速检测痕量PCBs奠定了核心关键衬底材料基础。 2.制备了金(Au)纳米棒和不同尺寸的Au@Ag核@壳结构的纳米棒。这种Au@Ag核@壳纳米棒结合了金棒的易制备特点和银的高SERS活性,可作为高活性SERS衬底的构筑单元。例如,利用静电纺丝技术制备PVA/Au@Ag核@壳纳米棒复合纤维膜,可作为一种新的高活性SERS衬底。此外,本文还探索了在阵列化的衬底上,通过简单的控制湿度和温度实现对Au@Ag核@壳纳米棒的自组装,有望成为另一种新的高活性SERS衬底。