薄膜扩散梯度—表面增强拉曼光谱联用原位采集、现场分析水环境中四环素类抗生素

Tetracyclines (TCs) is widely extensive use of veterinary antibiotics, has become one kind of emerging contaminants and its monitoring is needed. This project use Diffusive Gradients in Thin Films (DGT) technique of separation and enrichment of ability, reduce the complicated environment background on Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) used interference and improve the SERS signal response. And at the same time, using SERS technology condition, the advantages of the portable, simplify the DGT technical complex elution steps after sampling. The two technology complement each other, build used DGT - SERS detection and continuous acquisition, field analysis methodology of TCs. The key to achieving this goal is to build Dual-functional hybrid materials as combining phase of the DGT, and can be used as SERS substrate materials. Main research content includes: material design, the mechanism of action, explore the DGT used performance and SERS relationship between performance and the structure of the material, the influence factors in the process of the combination and used DGT - SERS detection of applicable conditions. This study can provide new ideas for building the modern environmental monitoring technology and method of exploring significance. For timely and accurately grasp the status of the pollutants and the changing trend to provide technical support. Expand the application field of the DGT technology used and the SERS technology. Promote the integration of environment, chemistry, materials, etc, will become a new frontier in the environmental analysis disciplines, has important academic significance.

四环素类抗生素(TCs)是广泛大量使用的兽用抗生素，已成为一种新兴污染物，其监测势在必行。本项目利用薄膜扩散梯度(DGT)技术的分离和富集能力，降低复杂的环境背景对表面增强拉曼光谱(SERS)的干扰和提高SERS的信号响应，同时利用SERS技术无损、便携等优势，简化DGT技术采样后复杂的洗脱步骤，两者取长补短，构建DGT-SERS联用技术和连续采集、现场分析TCs的方法学。实现这一目标的关键在于构筑既能作为DGT结合相，又能作为SERS基底的双功能化贵金属纳米复合材料。主要研究内容包括：材料设计，阐述作用机理，探讨DGT性能和SERS性能与材料结构的相互关系，研究联用过程中的影响因素和DGT-SERS联用技术的适用条件。本研究可以为构建现代环境监测技术提供新的思路和方法，具有开拓意义；可促进环境、化学、材料等学科的交叉结合，将成为环境分析学科中的一个前沿领域，有着重要的学术意义。

采用原位（in-situ）采样和现场（on-site）检测相结合的可靠方法来监测环境中的污染物（就像pH测量一样）一直是一个难以实现的目标。原位采样可以获得接近实际情况的环境信息。现场检测可以快速获取环境数据，提高监测效率，降低样品运输和储存对分析物检测的负面影响。.表面增强拉曼散射（SERS）具有快速、高灵敏度、便携和无损测定等优点，是一种很有前途的现场检测分析技术。然而，由于环境中复杂的基底，待测物的测定可能会受到基底中共存化合物的严重干扰。因此通常的处理方法是在测定前，必须对样品进行必要的预处理，以减少复杂基质的干扰。薄膜扩散梯度（DGT）技术是一种原位取样方法。当选择适当结合相的情况下，DGT可以在采样的同时对复杂基底的组分具有分离和富集等的预处理功能。目前DGT已经实现了水中痕量污染物的现场采样。.我们提出了一种基于DGT和SERS（DGT-SERS）联用的策略，实现了环境中污染物的原位采样和现场检测。在DGT-SERS中，原位累积了待测分析物的DGT结合相可以通过SERS直接进行现场测定。DGT-SERS方法完全避免了洗脱步骤，消除了洗脱所生产的不确定度。.实现DGT-SERS联用方法关键是双功能材料的设计、制备和筛选，其次是功能材料作为DGT结合相和SERS基底的分析化学方法学的研究。.通过酰胺键修饰的二次生长方法，制备出了GO/AuNPs纳米复合材料，以此多功能水溶胶为DGT方法的结合相和SERS方法的基底，采用DGT-SERS法测定了水中SMT，检测范围为1.62ng/mL-4860ng/mL，适用范围pH值为5-9，离子强度小于0-0.05mol/L，部署时间为4-48小时，可以在高腐殖酸条件下使用，并基本不受其他抗生素的干扰。在自来水和浑河水中验证了方法的准确性，并对养猪废水进行了初步实际应用，表明了DGT-SERS方法是一种快速和准确的环境监测方法。