【摘 要】
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表面增强拉曼光谱(Surface enhanced Raman Scattering,SERS)技术具有灵敏度高、检测速度快的特点,能够提供分子的“指纹”信息,并且对样品无损,已经成为环境领域中很有前途的分析工具。与小型化的拉曼光谱仪相结合,SERS技术可以很容易实现环境现场快速检测。然而在面对现场原位检测时,由于目标污染物所处环境复杂,传统基底难以满足苛刻环境条件下的检测分析。因此开发便于携带,
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表面增强拉曼光谱(Surface enhanced Raman Scattering,SERS)技术具有灵敏度高、检测速度快的特点,能够提供分子的“指纹”信息,并且对样品无损,已经成为环境领域中很有前途的分析工具。与小型化的拉曼光谱仪相结合,SERS技术可以很容易实现环境现场快速检测。然而在面对现场原位检测时,由于目标污染物所处环境复杂,传统基底难以满足苛刻环境条件下的检测分析。因此开发便于携带,能适应苛刻环境条件的柔性SERS基底十分必要。其优异的机械柔韧性可以贴合或包裹不规则表面的样品,使其具有更强的检测应用能力。基于柔性材料的SERS基底,制备过程简便,可操作性强,成本低,极大的满足了环境现场快速检测的需求。通过在柔性材料表面沉积或负载银纳米颗粒,产生丰富且致密的增强“热点”,可进一步降低SERS检测限。本研究将柔性材料与SERS技术相结合,制备出了能满足高温环境下检测的防火阻燃手套SERS传感器,以及基于柔性石墨烯材料的SERS活性环境过滤膜。主要内容及结论如下:防火阻燃纤维材料得益于其优异的柔韧性及阻燃性能,可广泛应用于制造业。本研究利用丝网印刷技术,在凯夫拉防火阻燃纤维手套上制备SERS阵列基底,得到可穿戴防火阻燃SERS阵列传感器。通过一锅法合成银/二硫化钼(Ag/Mo S2)纳米材料,加入新型粘合剂聚阴离子纤维素(PAC),增加溶胶粘稠度,制备成具有SERS活性的丝网印刷浆料。在最佳实验条件下,防火阻燃SERS阵列传感器在250℃的高温下依然具备SERS检测能力,对罗丹明6G(R6G)的SERS检测下限为10-13M。该传感器还成功实现了对三种多环芳烃的同时检测。该可穿戴防火阻燃SERS传感器可为消防现场等苛刻环境条件下污染物的快速识别和检测提供新的分析方法。石墨烯(GO)作为一种柔性碳材料已得到广泛应用。本研究通过将核壳结构的沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67包裹的银纳米颗粒,嵌入GO纳米片中,制备了一种SERS活性的柔性GO复合膜(Ag@ZIF-67/GO)。得益于π-π堆积和静电相互作用,使膜对环境污染物具有富集能力,对探针分子罗丹明B(RB)的检出下限低至10-12 M。此外,由于ZIF-67/GO提高了电子分离效率,减少电子-空穴复合,在可见光照射下,膜表面的RB可自行分解,达到循环利用的目的。研究结果表明,制备的柔性Ag@ZIF-67/GO膜具有良好的SERS活性,富集和自清洁功能,有望应用于水体污染物的高效分离、富集和检测。
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