为了快速检测水中痕量多环芳烃(PAHs),制备了一种高灵敏度的三维表面增强拉曼散射(SERS)基底。将GMA-EDMA多孔材料与参数优化的金纳米颗粒相结合,形成了高灵敏度三维SERS活性基底。相比仅用参数优化的金溶胶SERS基底,该三维SERS基底的信号强度有近一个数量级的增强,相比未调pH值的金溶胶基底,增强效果有2~3个数量级的提高,且具有良好的重复性,该基底内探测相对标准偏差(RSD)为4.78%~9.27%,基底间RSD为2.05%。利用该基底对三种较有代表性的多环芳烃菲、芘、苯并(k)荧蒽进行了SERS光谱探测,得到检测限分别为9.0×10 ^-10, 2.3×10 ^-10, 5.9×10 ^-10 mol·L ^-1。结果表明,这种检测方法操作简便、重复性好、灵敏度高,可以实现水中多环芳烃的痕量检测。

合成了海胆状金银复合纳米材料, 并与球形金纳米材料混合作为表面增强拉曼活性基底实现了对水中高环多环芳烃的痕量检测。 对海胆状材料进行表征, 粒径大小约为300～400 nm, 表面有40～100 nm明显的刺状凸起。 与球形金溶胶混合后并优化pH值及混合比例等参数, 产生了优于球形金溶胶2～3倍的增强效果。 利用此增强基底检测了危害严重的高环多环芳烃污染物——芘(四环)、 苯并蒽(四环)、 苯并芘(五环), 得到的光谱数据反映出混合SERS基底有良好的重复性和稳定性, 对测得光谱进行特征峰归属分析, 固体拉曼光谱与水溶液SERS光谱有确定的对应关系, 并且在低浓度范围多环芳烃特征峰峰强与其水溶液浓度有良好的线性关系。 经计算, 芘(四环)、 苯并蒽(四环)、 苯并芘(五环)的检测限分别为0.44, 2.92和1.64 nmol·L-1。 该研究的创新点为合成了海胆金纳米颗粒, 与球形金溶胶混合后制成新型高效SERS检测基底; 选用自制高效SERS基底, 实现了高环PAHs痕量检测。 结果表明, 利用该方法制备的活性基底, 可实现对水中高环多环芳烃的痕量检测, 为检测水中高环多环芳烃提供了实验室依据。

本文以结晶紫作为探针分子, 研究了以金溶胶膜、pH=6以及pH=13的金溶胶溶液为活性基底的表面增强拉曼光谱的增强效果。采用化学还原法制备金溶胶, 加入氢氧化钠改变其pH值, 并以自组装法制备金溶胶膜。通过比较金溶胶膜、pH=6及pH=13时金溶胶溶液的增强因子以及在这三种金溶胶基底上结晶紫的检测限, 分析不同活性基底增强效果的差异。三种活性基底的增强因子分别可达到5.9×103、1.5×105、2.3×107, pH=13的金溶胶溶液有最佳的增强效果。以这三种金溶胶为基底对结晶紫进行表面增强拉曼光谱探测, 可得到检测限为70.7 nmol/L、9.6 nmol/L、1.8 nmol/L。结果表明, 金溶胶溶液的增强效果明显优于金溶胶膜, 而通过改变金溶胶体系的pH值可以改变金纳米颗粒的聚合程度及对探测物的吸附特性从而获得更高灵敏度的活性基底。