药物污染物检测及降解功能一体化的TiO2 SERS活性基底

来源 :佳木斯大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jasonlau999
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目的通过溶胶-水热法合成了Ag同步沉积与掺杂的TiO2纳米粒子(Ag-TiO2NPs),并将其同时作为新型SERS活性基底和光催化剂,分别对多种药物污染物进行高灵敏的SERS检测以及高效的光催化降解研究。这不仅改善了半导体TiO2的SERS性能,拓展了半导体TiO2作为SERS活性基底的应用范围,建立基于SERS技术的药物污染物检测研究手段。同时,探究药物分子与复合基底间的相互作用机理,以及Ag-TiO2对污染物残留的光催化降解机理,为环境中药物污染物残留的有效监测和治理提供理论和实验依据。方法通过溶胶-水热法制备了Ag-TiO2 NPs,并对其进行相关表征。同时,将Ag-TiO2作为SERS活性基底和光催化剂,分别对多种喹诺酮药物进行检测与降解研究,探究复合材料的稳定性与适用性,以及不同药物浓度、吸附时间和pH值对药物分子与基底之间相互作用的影响。结果以药物中间体对巯基苯甲酸(4-MBA)作为标准探针分子,探究Ag-TiO2NPs的SERS性能。结果表明,与纯TiO2 SERS基底相比,Ag-TiO2 NPs具有更强的SERS增强效应,归因于贵金属和半导体协同贡献的SERS增强效应。Ag-TiO2基底对环丙沙星、恩诺沙星、达氟沙星、盐酸二氟沙星以及依诺沙星的最低检测浓度分别为7.07×10-11、3.94×10-11、3.16×10-11、8.91×10-12以及3.15×10-10 mol/L,均远低于欧盟标准(3.01×10-7 mol/L)。同时,Ag-TiO2 NPs对各药物污染物均展现了较好的光催化降解效果。结论贵金属Ag的同步沉积与掺杂使半导体TiO2的SERS活性得到了极大增强,扩展了半导体TiO2作为SERS活性基底的应用范围。Ag-TiO2 NPs如此大的SERS增强应归因于原有的“TiO2-to-molecule”电荷转移贡献的化学增强和TiO2表面沉积的Ag的等离子体共振贡献的电磁场增强,以及Ag与TiO2协同作用产生的额外SERS增强。同时,开展了新型TiO2复合材料对多种药物的检测及降解研究,均取得了较好的效果。这不仅拓展了SERS技术在实际分析领域中的应用,同时为环境中药物污染物残留的有效监测和治理提供了理论和实验依据。
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