磁基银复合微球SERS基底的制备及其农残探测性能研究

摘要

近年来，农药的肆意使用对生态坏境和人体健康构成严重威胁，农药残留进入水体，可在人体富集，从而导致内分泌紊乱、生殖及免疫机能失调甚至癌症，严重威胁人类的身体健康。目前，我国对水体中的农残超标问题非常重视，然而利用传统的色/质谱等方法需要萃取、浓缩、净化等繁琐的过程，虽然实现了痕量农残检测，但却无法实现快速检测。表面拉曼增强共振光谱技术（SERS）由于具有高灵敏度和快速无损伤获取被探测物的光谱“指纹”峰的特点，已成为一种潜在的农药残留分析方法。由于SERS基底直接决定其性能，因而SERS基底的设计与制备成为当前的研究热点。本文针对秋兰姆农残分子的选择性探测，尝试利用凝胶体系，构筑表面带有油酸根基团的 Fe3O4-Ag复合微球，通过研究凝胶体系参数和实验反应参数对产物形貌的影响，控制合成了哑铃状Fe3O4-Ag复合微球和Fe3O4@Ag芯壳复合微球，并对两种合成产物进行了详细的性能表征和分析。初步结果表明，油酸根基团修饰的哑铃状 Fe3O4-Ag复合微球和Fe3O4@Ag芯壳微球对秋兰姆分子具有较好的选择性探测性能。具体研究结果如下：
　　(1)针对磁性复合颗粒在壳层包覆过程中出现团聚和包覆不完整的现象，本文设计了一种新颖的凝胶反应体系，该体系产生的凝胶将Fe3O4颗粒镶嵌在其中，从而限制其因磁相互吸引作用而引发的聚集。通过调控凝胶体系的形成参数和实验反应参数，最终合成了一种哑铃状 Fe3O4-Ag复合微球；由于该凝胶体系中含有油酸分子，最终产物的表面形成了一层油酸根基团修饰物；通过该方法合成的哑铃状 Fe3O4-Ag复合微球同时具有磁性内核和油酸根修饰基团，以其作为SERS基底对秋兰姆农残分子进行探测时，表现出快速探测性能和较好的选择性，对秋兰姆的检测极限达到10-7 M。
　　(2)通过分析哑铃状Fe3O4-Ag复合微球的生长机理，针对上述哑铃状Fe3O4-Ag复合微球作为SERS基底的结构缺陷（缺少活性“热点”），进一步提出以银纳米颗粒修饰的Fe3O4微球为模板，利用上述凝胶反应体系，通过优化反应参数，合成出有油酸根修饰的完整的银纳米颗粒壳层；以合成的Fe3O4@Ag芯壳微球作为SERS基底对秋兰姆农残分子进行检测表征，包覆完整的Fe3O4@Ag芯壳微球表现出更好的探测性能，对秋兰姆的检测极限达到10-8 M，其原因在于银纳米颗粒组成的壳层提供了更多的SERS“热点”。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 表面增强拉曼光谱

1.3 贵金属SERS基底的构筑形式

1.4 贵金属微纳米颗粒SERS基底的功能化

1.5 本论文的选题依据和主要内容

参考文献

第二章 凝胶辅助合成哑铃状Fe3O4-Ag复合微球及其对秋兰姆的探测性能

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4 本章小结

参考文献

第三章 凝胶辅助合成芯壳Fe3O4@Ag复合微球及其对秋兰姆的探测性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 实验设计

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

参考文献

第四章 总结与展望

4.1 总结

4.2 问题与展望

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢