形貌和结构双向可控SERS基底的构筑及其对多环芳烃的高特异性高灵敏检测

The application of surface-enhanced Raman scattering (SERS) for the detection of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is a frontier area of research in the environmental analysis. The most critical issues in SERS analysis are the morphology-controlled SERS substrates and its selectivity and sensitivity. In this study, a reduced graphene@nobel metal hybrid nanomaterials with controlled morphology and nanostructure has been developed by photoelectrochemical synthesis, and the proposed nanomaterials served as a highly selective and sensitive SERS sensor for simultaneous detection of 2-5 ring PAHs with the potential-controlled technique and molecular imprinted materials. The technical process, principle of photoelectrochemical method and the mechanism of potential-controlled SERS sensor are studied. . The fruits of this research not only pave the way towards the design of SERS substrates, but also can be applied for SERS detection of environmental pollutants with the graphene-based nanomaterials.

多环芳烃的表面增强拉曼光谱(SERS)应用研究是环境分析领域的研究热点，其核心问题在于开发形貌可控的SERS基底材料及建立SERS信号的特异性识别与放大检测技术。本项目拟采用光电协同合成法制备纳米结构和表面形貌双向可控的还原石墨烯@贵金属复合纳米材料；结合电压调控技术和分子印记技术，以含有2-5环的多环芳烃为研究对象，实现基于多环芳烃的电压调控SERS特异性识别与放大检测方法。本项目将重点研究还原石墨烯@贵金属复合纳米杂化材料的可控制备工艺、光电协同合成的作用机制和电压调控SERS作用机理等问题，并将其应用于多环芳烃的高特异和高灵敏SERS检测。 . 研究成果不仅为构建微观形貌和宏观结构双向可控的SERS基底材料提供了新的研究思路，而且对基于石墨烯基纳米材料的环境污染物SERS应用研究具有重要的学术价值和实际应用价值。

表面增强拉曼光谱(SERS)在多环芳烃中的应用研究是环境分析领域的研究热点，其核心问题在于开发形貌可控的SERS基底材料及建立SERS信号的特异性识别与放大检测技术。本项目利用原位还原法和共价自组装法设计制备了银负载还原石墨烯复合纳米材料，实现海水中萘、蒽、芘和二萘嵌苯等多环芳烃的高选择和高灵敏检测。利用丝网印刷术和自组装法制备石墨烯/银纳米球修饰纸芯片，实现果蔬表面福美双、噻苯咪唑和甲基对硫磷的高灵敏快速检测。利用化学还原法和电化学沉积法制备金纳米棒负载还原石墨烯杂化材料，通过电位富集法实现杀草强、西玛津、敌百虫和杀虫双等带电农残的同时分析检测。以双吡啶修饰金纳米粒子作为锌离子的荧光和SERS双探针。设计反应型比色/荧光/SERS三传感光学探针，实现亚硝酸盐和二氧化硫的快速检测。通过时域有限差分法 (FDTD)，深入研究纳米探针在分析检测过程中的表面电磁场强度变化，发现纳米颗粒检测同时发生聚集形成巨大的局域表面电磁场增强效应，从而实现SERS检测。本项目研究成果对于环境污染物的SERS探针设计及应用研究提供了重要的学术价值和参考依据。