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银纳米粒子(AgNPs)因表面能高、比表面积大等特性而广泛应用于表面拉曼光谱增强(SERS)及催化等领域，但该特性也常使银纳米粒子发生团聚且易受环境影响，从而导致其原本的功能性丧失。过去几十年间，很多文献报道了银溶胶用作SERS基底及催化剂的研究,发现银溶胶进行表面拉曼光谱增强时无法定量分析，用作催化剂会污染反应物，且银溶胶稳定性差使其应用受到限制。近年来，研究者们为了解决这些问题尝试将银纳米粒子负载在如水凝胶或纳米纤维膜等高分子载体中，可有效防止银纳米粒子团聚和发生氧化。此外，若高分子载体具刺激响应性，介质的改变可进一步改善银纳米粒子的性能。然而，银纳米粒子在水凝胶上分布不均匀会导致表面拉曼光谱增强信号重现性差、灵敏度低。制备均匀负载银纳米粒子响应性水凝胶仍然是个挑战。
本论文基于微流体纺丝和紫外光原位还原制备载银纳米粒子海藻酸钙凝胶纤维(AgNPs/CA)和具有温度敏感性的载银纳米粒子海藻酸钙/聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶纤维(AgNPs/CA/PNIPAM)。研究了AgNO3浓度及紫外光照时间以对银纳米粒子生成的影响，通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了凝胶纤维的微观结构。以AgNPs/CA及AgNPs/CA/PNIPAM凝胶纤维作为SERS基底，对待测物4-对巯基苯甲酸(4-MBA)进行SERS分析，探讨了待测物浓度与拉曼强度之间线性范围，评价测试结果的重复性。此外，将AgNPs/CA凝胶纤维用作对硝基苯酚(4-NP)的催化反应，研究了凝胶纤维直径及AgNPs负载量对催化活性的影响。论文的主要结论如下：
1、将海藻酸钙(SA)与硝酸银(AgNO3)均匀混合配制成纺丝溶液，通过微流体纺丝制备负载银离子的海藻酸钙初生凝胶纤维(Ag+/CA)，然后经原位还原制备载银纳米粒子的海藻酸钙(AgNPs/CA)凝胶纤维。利用紫外光谱表征了AgNO3浓度及紫外光照时间对银纳米粒子生成的影响，发现随着紫外光照的时间延长，生成的银纳米粒子不断增多，光照2小时趋于平衡；随着硝酸银浓度的增加，银纳米粒子有团聚的趋势。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征凝胶纤维的微观结构，发现凝胶纤维呈现三维孔洞结构，银纳米粒子均匀地分布在凝胶网络中。此外，以制备的AgNPs/CA凝胶纤维作为基底对4-对巯基苯甲酸(4-MBA)进行SERS分析，待测物浓度在10-10至10-6mol/L的浓度范围内，拉曼光谱上1074cm-1特征峰强度与4-MBA浓度呈现线性关系，以待测物浓度10-7mol/L进行重复性测试具有良好的SERS信号重现性。
2、通过微流体纺丝和紫外光原位还原制备了具有温度敏感性的载银纳米粒子海藻酸钙/聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶纤维(AgNPs/CA/PNIPAM)。紫外光谱表明凝胶纤维中AgNPs的数量随紫外光照时间及AgNO3浓度的增加而增加。TEM观察表明AgNPs在凝胶纤维中分布均匀，平均粒径为1.97nm，相对标准偏差为4.5%。AgNPs/CA/PNIPAM凝胶纤维具有温度敏感性，其体积相转变温度(VPPT)约为33℃，并显示出良好的溶胀性能。以干燥的AgNPs/CP/PNIPAM凝胶纤维作为SERS基底，对4-MBA进行SERS分析。结果表明，在10-14至10-7mol/L浓度范围内拉曼光谱上1074cm-1特征峰强度与4-MBA浓度呈现线性关系，并保证了定量分析的准确性。此外，温度升高使SERS信号增强，45℃时SERS检测浓度可达10-16mol/L，分辨率较25℃提高了两个数量级。这是由于检测温度升高至VPPT以上时，凝胶纤维体积收缩导致银纳米粒子之间的距离缩短，提高了SERS检测的分辨率。
3、将AgNPs/CA凝胶纤维用于对硝基苯酚(4-NP)还原反应的催化剂，研究了凝胶纤维中银纳米粒子含量及凝胶纤维直径对催化性能的影响，并对载银纳米粒子凝胶纤维与载银纳米粒子凝胶膜的催化性能进行比较。结果表明，随着凝胶纤维中AgNPs含量的增加，催化效率提高；随着凝胶纤维直径的减小，催化效率提高。此外，具有更高比表面积的凝胶纤维比组成相同的凝胶膜具有很好的催化效率。
本论文基于微流体纺丝和紫外光原位还原制备载银纳米粒子海藻酸钙凝胶纤维(AgNPs/CA)和具有温度敏感性的载银纳米粒子海藻酸钙/聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶纤维(AgNPs/CA/PNIPAM)。研究了AgNO3浓度及紫外光照时间以对银纳米粒子生成的影响，通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了凝胶纤维的微观结构。以AgNPs/CA及AgNPs/CA/PNIPAM凝胶纤维作为SERS基底，对待测物4-对巯基苯甲酸(4-MBA)进行SERS分析，探讨了待测物浓度与拉曼强度之间线性范围，评价测试结果的重复性。此外，将AgNPs/CA凝胶纤维用作对硝基苯酚(4-NP)的催化反应，研究了凝胶纤维直径及AgNPs负载量对催化活性的影响。论文的主要结论如下：
1、将海藻酸钙(SA)与硝酸银(AgNO3)均匀混合配制成纺丝溶液，通过微流体纺丝制备负载银离子的海藻酸钙初生凝胶纤维(Ag+/CA)，然后经原位还原制备载银纳米粒子的海藻酸钙(AgNPs/CA)凝胶纤维。利用紫外光谱表征了AgNO3浓度及紫外光照时间对银纳米粒子生成的影响，发现随着紫外光照的时间延长，生成的银纳米粒子不断增多，光照2小时趋于平衡；随着硝酸银浓度的增加，银纳米粒子有团聚的趋势。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征凝胶纤维的微观结构，发现凝胶纤维呈现三维孔洞结构，银纳米粒子均匀地分布在凝胶网络中。此外，以制备的AgNPs/CA凝胶纤维作为基底对4-对巯基苯甲酸(4-MBA)进行SERS分析，待测物浓度在10-10至10-6mol/L的浓度范围内，拉曼光谱上1074cm-1特征峰强度与4-MBA浓度呈现线性关系，以待测物浓度10-7mol/L进行重复性测试具有良好的SERS信号重现性。
2、通过微流体纺丝和紫外光原位还原制备了具有温度敏感性的载银纳米粒子海藻酸钙/聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶纤维(AgNPs/CA/PNIPAM)。紫外光谱表明凝胶纤维中AgNPs的数量随紫外光照时间及AgNO3浓度的增加而增加。TEM观察表明AgNPs在凝胶纤维中分布均匀，平均粒径为1.97nm，相对标准偏差为4.5%。AgNPs/CA/PNIPAM凝胶纤维具有温度敏感性，其体积相转变温度(VPPT)约为33℃，并显示出良好的溶胀性能。以干燥的AgNPs/CP/PNIPAM凝胶纤维作为SERS基底，对4-MBA进行SERS分析。结果表明，在10-14至10-7mol/L浓度范围内拉曼光谱上1074cm-1特征峰强度与4-MBA浓度呈现线性关系，并保证了定量分析的准确性。此外，温度升高使SERS信号增强，45℃时SERS检测浓度可达10-16mol/L，分辨率较25℃提高了两个数量级。这是由于检测温度升高至VPPT以上时，凝胶纤维体积收缩导致银纳米粒子之间的距离缩短，提高了SERS检测的分辨率。
3、将AgNPs/CA凝胶纤维用于对硝基苯酚(4-NP)还原反应的催化剂，研究了凝胶纤维中银纳米粒子含量及凝胶纤维直径对催化性能的影响，并对载银纳米粒子凝胶纤维与载银纳米粒子凝胶膜的催化性能进行比较。结果表明，随着凝胶纤维中AgNPs含量的增加，催化效率提高；随着凝胶纤维直径的减小，催化效率提高。此外，具有更高比表面积的凝胶纤维比组成相同的凝胶膜具有很好的催化效率。