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汞,剧毒重金属,单质及化合物可对自然环境和人体健康产生严重危害。环境水体中的汞残留是汞污染最主要的存在形式,易被人类摄入,影响范围广。因此,开发高灵敏和高选择性的汞离子传感器,开展水体中微量汞离子的可靠、快速检测,是预防汞离子污染、保障生命健康的迫切需要。表面增强拉曼散射(SERS)检测技术是常用的分子结构分析手段,广泛应用于物质的鉴定和分析,具有更为优异的检测灵敏度,是分析水溶液中化学物质及生物样品的理想工具。本论文旨在研究并开发用于环境水体中微量汞离子检测的高性能SERS传感器。首先利用胶体态SERS活性纳米材料及富含胸腺嘧啶且标记拉曼分子的寡核苷酸探针构建了全液相汞离子SERS传感器,其在水溶液中分散性好,检测速度快,提供了一种水体中痕量汞离子SERS检测手段;考虑到环境水体中成分复杂、现场检测等实际需求,本文进一步基于固态SERS基片,经表面寡核苷酸探针功能化,构建汞离子SERS传感固态芯片,实现环境水体中汞离子的便捷灵敏检测,推进了SERS检测技术在环境水体检测领域的实际应用。主要研究内容如下:(1)汞离子SERS液相传感器的构建及应用基于花状金纳米颗粒,在其上修饰标记拉曼分子的全胸腺嘧啶寡核苷酸探针,设计并制备了液相汞离子SERS传感器。所构建的液相传感器可分散到待检测样品中,当样品中存在汞离子时,传感器上寡核苷酸探针可捕获汞离子并由单链连接为双链,拉曼分子远离金胶表面,使得传感器SERS信号减弱。所述的汞离子SERS液相传感器性能稳定,水中分散性好,可以实现对汞离子的灵敏检测,线性检测范围为1 nM-1000 nM,1 nM汞离子检测时传感器信号下降~4%,为水体中汞离子检测提供了有效的检测方法。(2)汞离子SERS传感芯片制作方法及应用基于固态SERS基底和寡核苷酸汞离子捕获探针,提出并制备了一种汞离子SERS传感芯片。选用银纳米棒(AgNRs)阵列型SERS基底,并在基底表面修饰标记拉曼染料的全胸腺嘧啶寡核苷酸探针,构建得到汞离子SERS传感芯片。汞离子存在时,T-Hg2+-T结构的形成使芯片表面倒伏的寡核苷酸探针逐渐直立,探针顶端的标记拉曼染料远离SERS基底,SERS信号变弱,通过监测SERS信号强度变化可实现汞离子检测。所述的汞离子SERS传感芯片SERS特征峰强度下降比率与汞离子浓度在1 pM-1μM范围内呈良好的线性关系,最低检测极限达0.16 pM,在自来水和环境湖水中芯片对痕量汞离子浓度还原率为98%-104%,为环境水体中汞离子的检测提供了一种有效的芯片检测手段。