表面增强振动光谱在环境分析中的应用研究

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近几年,环境中的农药残留与致病菌等污染物与人们的生活质量息息相关,对环境中优先污染物的研究已俨然成为目前研究的热点问题。全社会对环境污染物的关注对环境检测技术提出了更高的要求,所以对环境中存在的污染物的快速、准确的分析显得尤为重要。表面增强振动光谱(SEVS)具有灵敏度高、能够提供指纹信息的数据等优点,最重要的是,伴随着便携式仪器的产生,我们制备的基底可以实现现场、快速地检测的目标,因此SEVS技术是检测分析环境中优先污染物的有力手段。本论文基于表面增强振动光谱技术,利用液相化学合成法合成了不同的纳米材料,还对不同粒径的金纳米粒子的浓度进行了计算。首先,论文以巯基类化合物为探针分子,对基底增强效果的条件进行了优化,确定了最优的增强条件,包括以下几个条件的筛选:不同三维多孔材料的筛选、不同固载方式的筛选、不同纳米粒子浓度的优化、不同种类的纳米材料的筛选、不同粒径的金纳米粒子。最终优化出制备三维多孔材料SEVS基底的条件是:三维多孔材料滤纸和泡沫镍是作为载体材料的优良选择,物理吸附和以粘接剂组装这两种方式是将增强效果较好的金纳米棒和金纳米粒子(46nm)组装到载体上的可靠的固载方式。然后,以筛选出的最优的增强条件制备了SEVS基底,并以制备的SEVS基底对农药、多环芳烃、致病菌大肠杆菌等物质进行了检测。一方面,利用物理吸附及添加粘接剂的方式将增强因子较好的金纳米粒子负载到载体滤纸上,探讨了SEVS基底对环境中的多环芳烃和农药的响应,最终发现我们制备的基底对环境中的农药辛硫磷有极好的响应,检测限低至4μg。另一方面,利用多巴胺将前期实验制备的增强效果良好的金纳米粒子负载到泡沫镍材料上,采用红外透射模式将其应用于致病菌大肠杆菌的红外检测,研究发现该基底有对水中的大肠杆菌有很好的捕捉效率,灵敏度高达4.54×10~3 cell/mL;实验又将金纳米棒通过物理吸附的方式固载到载体滤纸上,该基底制备过程简单,用于对水中的大肠杆菌的红外反射式模式的检测时,检测限低至5.18×10~4 cell/mL。与传统分析方法不同,该分析方法无需复杂的前处理过程,因此将SEVS基底和便携式红外光谱仪相结合,可在环境监测领域得到更广泛的应用。
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