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SERS拉曼光谱在环境领域研究现状

SERS拉曼光谱在环境领域研究现状

列入美国EPA优先控制污染物名单中的16中多环芳烃(PAHs):萘(Nap)、苊系(AcPy)、苊(Acp)、芴(Flu)、菲(PA)、蒽(Ant)、荧蒽(Fl)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、稠二萘(CHR)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、二苯并[a, h]蒽(DahA)、二苯并[a, h]芘(BghiP)以及茚苯(1, 2, 3-cd)芘(IcdP)具有很强的生物累积性、持久性,已证实对人类有致癌性。美国、欧盟、日本、中国等国家和地区已将PAHs纳入常规水体系环境监测。

PAHs的常规定性分析方法有GX液相色谱法、气相色谱-质谱法和荧光光谱法,上述检测方法都比较成熟,能达到ug/L-ng/L。由于自然环境中PAHs的含量低,达不到仪器的检出限,因而需要提取、净化、富集等前处理过程。致使常规定性分析方法检测周期长、成本高,还可能产生二次污染,现场适用性差。拉曼分析通常是非破坏性的,不要求试样做预处理,与试样也无物理接触,检测对象不受限制,灵敏度高,达到ng/L。本节总结了近年来贵金属纳米粒子作为SERS基底对于PAHs检测领域的ZX进展[18]

PAHs往往需要借助其他修饰手段对SERS基底进行修饰,修饰基底方法大致分为5类:烷烃修饰的SERS基底;腐殖酸修饰的SERS基底;杯芳烃修饰的SERS基底;紫晶二阳子修饰的SERS基底以及硫基取代环糊精修饰的SERS基底。无论是那种SERS基底的修饰方法大体都采用一个思路,即利用PAHs分子与SERS基底表面修饰分子间的相互作用使其靠近修饰的SERS基底表面,进而到达基地表面的增强区域,从而完成对其SERS检测。

Aroca课题组采用腐植酸作为还原剂,原位制备了腐植酸稳定的Au纳米粒子,他们发现这些Au纳米颗粒的SERS背景光谱具有很大的空白区段,可以实现10-5mol浓度的苯硫酚、l-萘胺和吡啶的原位检测。由于土壤和水域中的大部分有机芳香族化合物都集中在腐植酸部分,这种方法表明SERS技术可以直接用于这些环境中污染物的原位检测。

谢云飞等将硫基取代的环糊精修饰在银纳米粒子上作为基底,通过SERS对蒽、芘进行检测,发现分子芘能够充当“分子桥”作用,连接两个银纳米粒子,芘能取得更好的SERS信号。另外,将硫基取代的环糊精修饰在金纳米粒子上作为基底,通过SERS对(蒽、芘、苯并菲等)进行定量和定性检测,应用此种方法能检测到分子ZD浓度的顺序由大到小:芘、䓛、蒽、苯并菲、晕苯。

H.D. Kronfeldt等通过热还原将25,27-二硫基乙酸-26,28二羟基-4-叔丁基杯芳烃(DMCX)组装到银溶胶上作为基底,利用DMCX修饰的银纳米粒子表面有聚集和浓缩PAHs的作用,对人工海水中芘和萘进行SERS检测,检出限分别为3*10-10和3*10-9mol/L。


Harris研究组利用C18的取代物修饰了金属基底,并研究了C18在金属基地上的吸附取向,然后对几种多环芳烃进行了SERS检测,其中分子芘的检测限可达10-8 mol/L,萘和菲的检测限大10-7 mol/L。由于葵硫醇自组装膜对PAHs具有富集作用,Haynes研究组利用葵硫醇在银膜表面自组装SERS传感器,并利用该传感线对蒽和芘分子进行检测,检测限分别达到3*10-10和7*10-10mol/L[18]



2016-03-06
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