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    拉曼技術突破 實現毒性有機污染物快速檢測

    2020-12-23

      近年來,環境治理與保護工作越來越受重視,對于污染物的研究也越來越深入。其中毒性污染物因其對人體健康與生態系統的負面影響而備受關注。毒性有機污染物通常為人工合成的有機物,不僅具有穩定的結構,可以在環境中長期殘留,還具有較高的毒性,而且容易在生物內蓄積并通過生物富集在食物鏈中傳遞,對生態系統造成巨大威脅。毒性有機物對環境與人類的危害已經不容忽視,但是仍然沒有較為簡便的監測方法。
      
      毒性有機物的檢測主要依靠色譜質譜檢測技術。雖然檢測精度高,并且可以獲得豐富的信息,但是色譜與質譜技術需要的設備復雜,檢測周期也很長,只適合在實驗室中進行檢測,而無法滿足現場快速檢測的要求。目前,毒性有機物現場快速檢測技術主要的方向是表面增強拉曼光譜技術(SERS)。
      
      作為一種新型的痕量分析技術,SERS可以將吸附在材料表面的分子拉曼信號放大約106~1014倍,而且SERS不僅靈敏度高,還具有響應速度快、指紋效應等特點。SERS對痕量物質的探測能力由襯底的性能直接決定。在檢測環境中有機物污染物的應用中,襯底的的穩定性和機械柔韌性對SERS的檢測能力有著很大的影響,因此該應用領域的重點研究方向就是研發柔性SERS襯底。
      
      近日中國科學院合肥研究院固體物理研究所納米材料與器件技術研究部的研究團隊在SERS柔性襯底的研發工作中取得新進展。研究人員采用原位生長法制備出Ag納米顆粒修飾的細菌纖維素柔性復合襯底,利用細菌纖維素的體積收縮特性進一步提高Ag顆粒密度和襯底的SERS活性,實現了對多種毒性有機污染物的快速檢測。
      
      與已有的柔性SERS襯底制備方法相比,這種新方法不再需要將預先合成的貴金屬納米顆粒通過浸涂、過濾等方式修飾到柔性材料表面,而是采用由細菌納米纖維素組成的三維網絡結構作為柔性載體,利用銀鏡反應在其表面原位生長均勻分布的Ag納米顆粒,并利用細菌纖維素干燥時體積收縮的特性,進一步提高了Ag顆粒密度。不僅克服了原有方法貴金屬顆粒和柔性材料之間連接較弱、貴金屬顆粒的負載數量有限以及在檢測過程中貴金屬顆粒容易從柔性基底上脫落的缺點,而且表現出更好的靈敏度、信號重復性和穩定性。
      
      經過驗證,該襯底實現了對多種毒性有機污染物(福美雙、2-萘硫醇)的快速檢測,而且降低了這幾種污染物的檢測下限,在毒性有機污染物的現場快速檢測中具有很大的應用潛力。
      
      [資料來源:合肥物質科學研究院]

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