基于金壳纳米颗粒的表面增强拉曼光谱技术检测环境中的污染物

摘要

随着人民的生活水平显著提高，人们对于生活环境的要求也随之提高。环境污染及治理问题成为人们关注的重点。人类活动造成的环境污染不仅破坏了生态环境，同时对自然界中的生命体及人类自身健康、安全带来了危害。所以，如何对环境污染物进行快速、灵敏、有效的检测成为研究人员关注的重点之一。表面增强拉曼光谱（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）作为一种正在快速发展的技术，以其快速、无损、灵敏度高等特点受到了广泛的关注。经过几十年的发展与研究，研究人员在SERS的原理及应用领域均取得了大量成果。金壳纳米颗粒是SERS技术中使用的一种纳米材料，具有较好的SERS活性、生物相容性且能与红外波段的激光发生等离子体基元共振等特点。本论文工作主要关注了两种具有代表性的环境污染物:可持续有机污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)和重金属离子。通过制备不同粒径、大小均一的金包二氧化硅壳层纳米粒子，对溶液中多氯联苯和汞离子进行SERS痕量检测。主要研究结果概括如下:
　　(1)合成了基于种子生长法的尺寸可控的金包二氧化硅纳米粒子，并得到了140-310nm的不同尺寸的大小均一的金壳层球形纳米颗粒(SiO2@Au NPs);
　　(2)利用SiO2@Au纳米粒子对一种可持续性有机污染物多氯联苯（PCB-77）进行痕量和定量检测，检测限低至10-7M;
　　(3)在SiO2@Au纳米粒子表面修饰上对汞离子具有特异性的DNA适配体，能够捕获Hg2+，利用这种体系对水样中的Hg2+进行检测，检测限低至10-8M，检测的动态范围在10-5M-10-8M内。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 环境污染问题及对人类健康的影响

1．2 本文研究的两种典型污染物

1．2．1 多氯联苯

1．2．2 汞

1．3 拉曼光谱及表面增强拉曼光谱

1．3．1 拉曼光谱及表面增强拉曼光谱简介

1．3．2 拉曼光谱及表面增强拉曼光谱增强机理

1．4 金纳米材料的制备

1．4．1 金纳米材料的制备方法

1．4．2 金纳米材料的表面修饰

1．5 金纳米粒子SERS检测污染物

1．5．1 食品污染物

1．5．2 环境污染物

1．6 本论文选题思路与主要内容

第2章 不同大小SiO2@Au纳米粒子的制备

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和实验准备

2．2．2 试剂和实验准备

2．3 结果与讨论

2．3．1 SiO2@Au纳米粒子的表征

2．3．2 SiO2@Au纳米粒子检测R6G

2．3．3 影响SiO2纳米粒子合成的条件

2．4 本章小结

第3章 利用不同大小SiO2@Au纳米粒子检测多氯联苯(PCB-77)

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和实验准备

3．2．3 直接混合法检测PCB77

3．3 结果与讨论

3．3．2 直接混合法检测PCB-77

3．4 本章小结

第4章 基于SiO2@Au纳米粒子的SERS技术检测汞离子

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂和仪器

4．2．3 检测Hg2+的SERS基底的制备

4．2．4 SERS光谱采集和分析

4．3 结果和讨论

4．3．1 设计免标记检测Hg2+的DNA适配体

4．3．2 利用适配体修饰的SiO2@Au纳米粒子对汞离子定量检测

4．4 本草小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果