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表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)由于灵敏度高、选择性强、信息丰富,以及检测方便、快速等优点,越来越受到广泛关注,逐渐成为在化学和生物领域一种简单而有效的分析方法。值得注意的是,发展一种SERS分析方法的前提是制备合适且稳定的基底,同时基底需要具备高的增强性能及良好的重复性。本论文针对染料、农药、环境污染物和生物样品等不同分析物的SERS检测,在传统金、银纳米颗粒制备的基础上,结合聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-二甲基丙烯酸乙二酯(GMA-EDMA)多孔聚合物材料发展了不同形态的基底。由于GMA-EDMA多孔聚合物材料具有交错的孔道结构和多种活性基团,使得所制备基底具有优良的SERS性能。主要研究内容如下: 1.在GMA-EDMA多孔整体柱材料表面修饰银纳米颗粒制备了一种新型SERS基底。通过所设计的自组装方法,银纳米颗粒稳定、均一地固定至氨基功能化的GMA-EDMA材料表面。基于所制备基底发展SERS检测方法,呈现出高的灵敏度及良好的重复性。利用罗丹明6G作为探针分子,方法能检测到浓度低至10-17 mol/L样品分子的信号。在基底不同位置采集光谱,特征峰位置处信号强度的相对标准偏差约为15%。进一步,基底成功应用于农药百草枯及生物分子胸腺嘧啶的超灵敏检测,显示出方法优良的应用潜力。此方法提供了一种制备均一、高性能SERS基底的途径,有望在化学及生物痕量分析领域发挥作用。 2.基于金纳米颗粒修饰的GMA-EDMA粉末多孔材料发展了结合固相萃取(solid-phase extraction,SPE)及SERS检测的分析方法,以提高SERS方法的实用性能。相对于银纳米颗粒,金纳米颗粒有着更高的抗氧化性、稳定性及生物相容性。将上述材料作为固相萃取吸附剂用于富集被测分析物,同时作为增强基底进行原位SERS检测。基于此方法,能分别获得浓度低至5μg/L亚胺硫磷,1μg/L乙拌磷和0.01μg/L甲硫咪唑的SERS信号。同时,利用此方法对水果表面亚胺硫磷、乙拌磷及尿液中甲硫咪唑进行分析以评价方法的实用性能,结果表明方法为农药残留及药物代谢产物的监测提供了一种有效的分析手段。 3.SERS方法已成为快速、高灵敏度分析中的有力手段,高性能的SERS检测需要分析物与基底间有着相对强的亲和力。然而,一些有机化合物如多环芳烃,由于不能有效地吸附至金属基底表面,从而限制了SERS方法在此类物质分析中的应用。本研究中以金纳米颗粒修饰GMA-EDMA聚合物为基底发展多环芳烃的SERS检测方法。通过疏水性作用力,具有多孔性及良好渗透性的GMA-EDMA聚合物可以有效地吸附多环芳烃分子至基底表面,从而达到SERS检测的目的。采用蒽、菲和芘为探针分子,检测限分别为0.93×10-7 mol/L、4.5×10-7 mol/L和1.1×10-7 mol/L。在实际样品检测中,利用本方法可以清晰地鉴别出混合样品中单一多环芳烃的特征峰信号。此项研究为有机污染物的SERS检测提供了新的途径。 4.为进一步提高上述基底的SERS性能,通过氨基与羧基间的脱水缩合反应合成氧化石墨烯修饰GMA-EDMA复合材料,再将金纳米颗粒自组装至复合材料表面制备了一种新型SERS基底。利用此基底对探针分子结晶紫进行SERS检测,相比较金纳米颗粒修饰GMA-EDMA材料,结果显示方法有着更高的灵敏度,可能原因为基底表面修饰氧化石墨烯后有着更高的化学增强效应。对不同罗丹明6G及罗丹明B溶液进行SERS信号采集并比较,以探索探针分子与基底的作用方式,研究显示可能方式为被测分子与氧化石墨烯间的静电吸引作用。将该方法应用于有害添加剂孔雀石绿的检测以考察其应用前景,结果表明方法成功实现对孔雀石绿的痕量分析,检测浓度可低至10-8 mol/L。本研究中所制备基底为SERS方法的开发提供了参考。