贵金属基一维纳米结构用于多氯联苯痕量检测的基础研究

本项目针对环境中多氯联苯的痕量检测问题，开展贵金属基一维纳米结构的规格化制备以及与多氯联苯相互作用的研究，探索将表面增强拉曼（SERS）效应用于多氯联苯痕量、快速检测的原理和基本方法。主要内容包括：对多氯联苯进行拉曼光谱分析，研究多氯取代对联苯拉曼光谱的影响，寻找多氯联苯的谱学指纹特征；发展贵金属基一维纳米结构及阵列的规格化制备技术，实现对其形貌、成分等的调控；研究这些纳米结构与多氯联苯的相互作用，主要是对其指纹特征的影响和对信号的增强效果等，建立利用SERS效应进行检测的理论基础；探索提高这些纳米结构SERS效应的途径和对测试结果定量化的方法，满足痕量、快速检测需要。本项目将为建立基于SERS效应对多氯联苯进行快速、痕量检测的方法打下理论和技术基础，并为其他持久性有机毒物痕量检测研究提供参考。本项目研究将在一定程度上促进金属材料与环境学科的交叉，以及新型金属功能材料的研究。

我们（1）开展了代表性多氯联苯分子的拉曼光谱实验测量分析以及相应的理论计算，通过对比实验测量结果和理论计算结果，寻找出一些代表性多氯联苯分子的指纹特征，建立了部分代表性多氯联苯的拉曼光谱数据库-可以用来作为判定性定性分析的依据；（2）开展了Au、Ag等贵金属基于真空电子束沉积方法中的“倾斜沉积”条件下的纳米结构生长动力学和热力学研究，获得了沉积速率、样品台运动方式及旋转速率、沉积温度等各种参数对获得的一位纳米结构的形貌等的影响规律，建立了制备各种不同形貌的一维纳米结构的技术方法；（3）对半球模型进行了改进，利用改进后的半球模型可以实现对不同工艺条件下的一维纳米结构形貌的预言，或者针对特定形貌的一维纳米结构，计算确定获得该形貌的工艺参数条件；（4）系统研究了一维纳米结构的形貌、排布方式等等对其表面增强拉曼效应的影响规律，获得了进一步提高这些纳米结构的表面增强拉曼效应的方法；（5）发展出利用贵金属基一维纳米结构的表面增强拉曼效应对多氯联苯进行检测的技术方法，并利用该技术方法实现了对实际污染土壤样品等中得多氯联苯得痕量、快速检测；（6）利用统计学中的主成分分析方法，建立了基于表面增强拉曼效应的多氯联苯异构体的快速、便捷的定性判定方法，并初步构建了基于表面增强拉曼光谱的物相定量分析方法。.上述研究成果申请国家发明专利11项，其中授权4项；在Applied Physics Letters、Nano Research、Chemical Communications等刊物上发表SCI学术论文45篇，撰写英文专著章节3部、应邀在重要国际学会会议上做大会主旨报告2次、大会和分会邀请报告等9次，培养博士后3名，博士研究生8名。