功能核-壳型纳米粒子的设计及对农药残留的快速富集与检测

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bjiyguang
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过量的使用农药导致了有害化学物质在土壤、水体环境以及蔬菜、水果等农产品中的广泛残留,对环境和食品安全以及人类健康构成严重的威胁,因此急需先进的化学/生物传感器来快速检测环境及农产品中的农药残留。本论文重点针对使用量大、易残留、危害严重的杀虫剂和除草剂的化学成分,发展了在磁性纳米粒子表面高密度分子印记纳米体系的合成和组装方法、实现了对环境中农残的快速富集,同时探索了单粒子表面增强拉曼光谱表面检测方法,发展出灵敏度高、快速可靠的农产品中农残检测方法。主要创新性成果如下:   1.我们发展了一种制备壳层厚度可控的核-壳型分子印记磁性聚合物微球的普适性方法。修饰在磁性Fe3O4纳米粒子表面的丙烯酸单体能够引导分子印记聚合反应选择性的在Fe3O4纳米粒子表面发生,生成均匀的核-壳型分子印记磁性聚合物微球。通过调整单体用量可以控制印记聚合物壳层的厚度从几个纳米增加到几十个纳米,同时研究了它们对除草剂2,4-D分子的敏感识别特性。特别值得一提的是,所合成的2,4-D印记的磁性,聚合物微球仍然具有顺磁性,表现出对除草剂2,4-D分子的快速富集与分离能力,同时可以再生与循环使用。这种利用分子印记磁性聚合物微球去除目标分子的方法可以进一步应用到污水处理,生物分子纯化以及药物输运与释放等方面。   2.通过种子生长法,调节加入AgNO3前驱体的量制备出了壳层厚度可调的核-壳型Au@Ag纳米粒子。系统研究了Au@Ag纳米粒子的表面等离子共振行为与银壳厚度之间的关系,揭示了壳厚依赖的表面增强拉曼效应。另外,通过与纯Ag和Au纳米粒子比较,第一次发现了Au@Ag纳米粒子超强的拉曼增强效应是来自于单粒子的拉曼增强而不是广泛认可的相邻粒子之间的“热点”增强。这种独特的单粒子拉曼增强现象为发展单粒子拉曼传感器提供了可能。   3.基于核.壳型Au@Ag纳米粒子超高的单粒子拉曼增强效应和对含硫农药分子较强的表面吸附能力,我们成功的将该粒子作为一种“智能”粒子拉曼传感器用来快速检测和鉴别各种果汁及果皮表面的农药残留。这种直接利用核壳型纳米粒子作为拉曼放大器的表面检测技术具有简单、快速和超敏感的优势,在利用光谱鉴定各种表面残留物质以及在线实时评估食品/环境安全等方面有广泛的应用。
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