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表面增强拉曼散射(SERS)是一种有效检测和识别各种化学物质的出色分析方法之一。近些年来,在采用简单、廉价的方法制备SERS基材方面取得了诸多成就。其中,纳米贵金属基底在SERS检测的理论研究和实验分析中应用最为广泛。此外,由于半导体的优良光催化性能,基于半导体材料制备可循环使用SERS基底的研究也越来越多。织物作为一种柔性基材,具有多孔结构、良好的机械柔韧性等优点,被用作SERS基底擦拭或浸渍检测分析物,具有独特的优势。本文以织物为基底,采用真空蒸镀方法制备镀银织物SERS基底。为引入纳米氧化锌,分别采用蒸镀法和水热法将氧化锌负载于织物上,再蒸镀银层,制备了具有光催化降解活性的ZnO/Ag织物基底。主要研究内容包括:
(1)以锦纶织物为基底,采用真空蒸镀法,制备了镀银锦纶织物SERS基底。对制备的镀银锦纶织物基底进行结构和形貌表征。以银层累积厚度和蒸镀速率作为探讨条件,以氨基苯硫酚(PATP)为探针分子,探索银层厚度对SERS性能的影响。优选镀银厚度为10nm的锦纶织物基底进行SERS灵敏度、均匀性以及储存稳定性检测。结果表明,该基底具有较高的检测灵敏度(PATP~10-9M)和均匀性(相对标准偏差RSD~8.25%)。使用该基底对黄瓜表面福美双进行擦拭检测,浓度检出限可低至10-7M。
(2)采用真空蒸镀法先后蒸镀氧化锌层和银层,制备了ZnO/Ag锦纶织物SERS基底。探讨了氧化锌层厚度对制备的ZnO/Ag锦纶基底SERS性能的影响。优选氧化锌层厚度为40nm,银层厚度为15nm的锦纶基底进行SERS灵敏度和均匀性检测。其对PATP的最低检测限为10-9M,RSD约为10.14%。使用ZnO/Ag锦纶织物基底对番茄表面福美双进行擦拭检测,可检出限为5mg/kg,达到GB2763-2016规定的最大残留量检测标准。利用ZnO的光催化降解性能,通过太阳光照射6h,可实现对检测物质的催化降解,从而达到循环使用。
(3)采用水热法在棉织物上原位生长纳米氧化锌阵列,再蒸镀纳米银层,制备了ZnO/Ag棉织物SERS基底。通过改变制备氧化锌的水热温度、时间和蒸镀银层厚度来调控基底的形貌。以PATP为探针分子,探讨基底形貌的改变对SERS性能的影响。结果表明,ZnO/Ag棉织物基底对PATP的检测限为10-10M,RSD低于20%。该基底可在太阳光照2h的条件下实现对罗丹明6G(R6G)、PATP、福美双的光催化降解,从而达到基底循环使用的目的。此外,使用该基底可检测出苹果汁中5mg/kg福美双,达到GB2763-2016规定的最大残留量检出标准,表明该基底对蔬果农药残留检测具有一定的应用价值。
(1)以锦纶织物为基底,采用真空蒸镀法,制备了镀银锦纶织物SERS基底。对制备的镀银锦纶织物基底进行结构和形貌表征。以银层累积厚度和蒸镀速率作为探讨条件,以氨基苯硫酚(PATP)为探针分子,探索银层厚度对SERS性能的影响。优选镀银厚度为10nm的锦纶织物基底进行SERS灵敏度、均匀性以及储存稳定性检测。结果表明,该基底具有较高的检测灵敏度(PATP~10-9M)和均匀性(相对标准偏差RSD~8.25%)。使用该基底对黄瓜表面福美双进行擦拭检测,浓度检出限可低至10-7M。
(2)采用真空蒸镀法先后蒸镀氧化锌层和银层,制备了ZnO/Ag锦纶织物SERS基底。探讨了氧化锌层厚度对制备的ZnO/Ag锦纶基底SERS性能的影响。优选氧化锌层厚度为40nm,银层厚度为15nm的锦纶基底进行SERS灵敏度和均匀性检测。其对PATP的最低检测限为10-9M,RSD约为10.14%。使用ZnO/Ag锦纶织物基底对番茄表面福美双进行擦拭检测,可检出限为5mg/kg,达到GB2763-2016规定的最大残留量检测标准。利用ZnO的光催化降解性能,通过太阳光照射6h,可实现对检测物质的催化降解,从而达到循环使用。
(3)采用水热法在棉织物上原位生长纳米氧化锌阵列,再蒸镀纳米银层,制备了ZnO/Ag棉织物SERS基底。通过改变制备氧化锌的水热温度、时间和蒸镀银层厚度来调控基底的形貌。以PATP为探针分子,探讨基底形貌的改变对SERS性能的影响。结果表明,ZnO/Ag棉织物基底对PATP的检测限为10-10M,RSD低于20%。该基底可在太阳光照2h的条件下实现对罗丹明6G(R6G)、PATP、福美双的光催化降解,从而达到基底循环使用的目的。此外,使用该基底可检测出苹果汁中5mg/kg福美双,达到GB2763-2016规定的最大残留量检出标准,表明该基底对蔬果农药残留检测具有一定的应用价值。