可控SERS增强基底的构筑和机理及在饲料质量安全中的应用研究

摘要

目前，饲料与畜产品质量安全快速分析技术亟需补充和完善。基于纳米结构的表面增强拉曼光谱技术发展迅速，其中也面临众多技术难点，如基底均一性、增强信号稳定性以及对目标分子靶向富集等问题。若将SERS技术引入到饲料与畜产品快速分析领域，解决其中关键技术问题，将会是一个巨大的飞跃。
　　本论文制备了深度氧化石墨烯负载纳米金复合物、纳米银阵列和纳米金溶胶等三种SERS增强基底，研究了它们的光学性质、稳定性、均一性及增强活性，探究了关键制备参数、形貌参数对基底增强性能调控规律，揭示了影响基底增强信号稳定性的关键因素和控制方法。论文还以纳米银阵列为例，阐明了三聚氰胺关键结构在纳米银阵列表面作用的系统属性及作用方式，重点研究了纳米银阵列对三聚氰胺的两种SERS增强作用机制:一是基于纳米银棒间“热点”形成的电磁场局域增强，二是基于Ag-Melamine之间电荷转移的化学增强。论文所得的结论可为SERS在实际应用中提供科学参考。
　　论文选取了三聚氰胺、克伦特罗等常见违禁添加物，首次构建了饲料中三聚氰胺的两种SERS快速分析方法。方法一是以均一性良好的AgNR为增强基底，以甲醇为提取净化溶剂一步法处理，以△v=682 cm-1处特征拉曼吸收为定性定量峰，检测限和定量限分别为0.9，2μg·g-1，分析时间约3 min/样;二是以AuNPs为增强基底，以pH=3～4 HC1水溶液及混合溶剂(正丁醇∶乙酸乙酯，6∶1 v/v)为两相溶剂，两次液液萃取进行样品前处理，以731 cm-1为归一化峰，707 cm-1作为定量峰进行计算，检测限和定量限分别为0.5，2μg·g-1，分析时间约5min/样。论文还建立了动物尿液中克伦特罗的SERS快速分析方法，以深度氧化石墨烯负载纳米金为增强体系，利用克伦特罗抗体标记磁珠富集净化尿液中的克伦特罗目标物，以△v=1474 cm-1为定性定量峰，检测限和定量限分别为0.5，1 ng·mL-1，分析时间约15 min/样。建立的三套SERS速测方法为饲料和畜产品质量安全监管提供技术支撑。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 本论文立题依据

1．2 表面增强拉曼光谱

1．2．1 拉曼光谱及其发展

1．2．2 表面增强拉曼光谱及其发展

1．2．3 表面增强拉曼光谱增强机理

1．2．4 SERS在快速分析方面的研究现状

1．2．5 SERS面临的关键技术问题

1．3 本论文研究内容与意义

第二章 三种增强基底的制备、表征及性能研究

2．1 前言

2．2 试验材料与设备

2．2．1 主要试验材料

2．2．2 主要试验设备

2．3 试验方法

2．3．1 深度氧化石墨烯负载纳米金复合物(rGo-AuNPs)的制备

2．3．2 基于倾斜角沉积技术制备的纳米银阵列(AgNR)的制备

2．3．3 纳米金溶胶的制备(AuNPs)

2．4 结果与分析

2．4．1 rGo-AuNPs性质讨论

2．4．2 AgNR性质讨论

2．4．3 AuNPs性质讨论

2．5 小结

第三章 基于rGo-AuNPs的动物尿液中克伦特罗SERS快速分析研究

3．1 前言

3．2 试验材料与设备

3．2．1 试验材料

3．2．2 试验仪器

3．3 试验方法

3．3．1 免疫磁珠的制备

3．3．2 深度氧化石墨烯负载纳米金增强基底的制备

3．3．3 样品前处理

3．3．4 拉曼测试

3．3．5 数据处理

3．4 结果与分析

3．4．1 CLSERS分析

3．4．2 可靠性和准确性验证

3．4．3 重复性与回收率

3．4．4 方法的选择性

3．5 小结

第四章 基于AgNR的饲料中三聚氰胺SERS快速分析研究

4．1 前言

4．2 试验材料与设备

4．2．1 试验材料

4．2．2 试验设备

4．3 试验方法

4．3．1 AgNR制备

4．3．4 DFT计算

4．3．5 数据处理

4．4 结果与分析

4．4．1 试验与计算得到的Raman与SERS谱图对比分析

4．4．2 饲料中三聚氰胺定性定量分析

4．4．3 样品前处理优化

4．4．4 激发光能量优化

4．4．5 方法性能验证

4．4．6 方法应用

4．5 小结

第五章 AgNR增强作用机制研究

5．1 研究方法

5．1．1 三聚氰胺稳定构型以及与基底表面相互作用关系

5．1．2 AgNR对三聚氰胺增强作用机制研究

5．2 结果与分析

5．2．1 三聚氰胺与基底相互作用关系

5．2．2 AgNR增强作用机制

第六章 基于可控纳米金基饲料中三聚氰胺SERS速测研究

6．1 试验材料与设备

6．1．1 试验材料

6．1．2 试验设备

6．2 试验方法

6．2．1 AuNPs制备

6．2．2 样品前处理

6．2．3 SERS分析

6．2．4 数据分析

6．3 结果与分析

6．3．1 三聚氰胺特征峰分析

6．3．2 样品前处理条件优化

6．3．3 方法性能验证

6．3．4 方法应用

6．4 小结

第七章 全文结论

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 展望

参考文献

致谢

作者简历