基于自动书写银纳米线阵列在食品安全领域的SERS检测

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表面增强拉曼散射(SERS)技术因其灵敏度高、快速检测和非破坏性等特点被广泛应用于生活中的各个领域,实时检测并提供样品的指纹信息。SERS技术的关键是要制备出高效、成本低和便捷的SERS基底。贵金属纳米结构产生的局域表面等离子体共振(LSPR)效应可提供丰富的“热点”,从而增强基底的SERS信号。成本低和便捷的特点可以通过纸张来实现,纸张的分层粗糙度为待测物的检测提供大的比表面积。此外,纸张的毛细作用可使待测分子横向流动浓缩至SERS检测的微小区域。本文主要围绕纸质银纳米线阵列的制备、表征及其SERS性能研究,并基于最佳银纳米线阵列的SERS效应检测食品非法添加剂。1.采用自动书写法在六种不同纸张表面书写银纳米线油墨制备纸质SERS基底。利用扫描电子显微镜表征书写银纳米线油墨前后不同纸张表面的形貌,发现绘画纸上书写的银纳米线相对较为均匀、密集。接着探究了干燥温度、激光功率和积分时间对银纳米线阵列SERS活性的影响,找到不同纸质银纳米线阵列的最佳制备参数和测试参数。2.基于书写的银纳米线阵列,选取结晶紫为探针分子探究不同纸质银纳米线阵列的SERS活性,发现绘画纸上书写的银纳米线阵列SERS活性最佳,对结晶紫的检测浓度低至10-15mol/L。并计算出其增强因子(EF)的值为1.39×1013,表明自动书写法制备的银纳米线阵列是一个相对灵敏的SERS检测平台。接着对不同纸质银纳米线阵列的均匀性进行了探究,同样发现绘画纸上书写的银纳米线较为均匀、密集。此外,绘画纸/银纳米线阵列还表现出较好的重复性,将其在室温下储存十周后仍有较稳定的SERS信号。最后,基于该SERS阵列成功检测到5×10-5mol/L的2,2’-联吡啶溶液。3.基于绘画纸/银纳米线阵列实现对奶粉和牛奶中掺杂三聚氰胺的残留检测,发现668 cm-1处SERS强度与三聚氰胺浓度在1 mg/L到100 mg/L范围内呈较好的线性关系。并且三聚氰胺奶粉和牛奶溶液的最低检测限均为1 mg/L,符合世界卫生组织和美国食品药品监督局规定的最低标准。此外,还将其应用于食品非法添加剂孔雀石绿和亚甲基蓝的SERS检测,检测浓度分别低至10-8和10-7mol/L,并在海水和自来水中成功检测到孔雀石绿和亚甲基蓝的SERS信号。
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