基于石墨烯/Ag 纳米复合结构的SERS效应在快速、痕量检测多氯联苯中的应用研究

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are one of persistent organic pollutants with high carcinogenicity, which are very harmful to human healthy and ecological environment. SERS technology has an important application on the detection of trace PCBs due to its high sensitivity and speed.The selection of SERS substrate with high SERS sensitivity and encapsulation ability of PCBs molecules is the key to the realization of SERS techonlogy in trace PCBs detection.In this project, we plan to fabricate the graphene/Ag composites with high SERS sensitivity as the SERS substrate for the rapid and trace detection of PCBs in the environment.On the one hand, graphene/Ag composites have higher SERS sensitivity with chemical enhanment effects of graphene and physical enhanment effects of Ag. On the other hand, graphene/Ag composites could adsorb the detected PCBs onto SERS substrate due to the high adsorption ability of graphene and π～π interaction between graphene and PCBs. The implementation of the project opens a door for the development of target enrichment and rapid detection of trace organic pollutants.

多氯联苯（PCBs）是一类具有强致癌性的持久性有机污染物，对人类健康和生态环境危害极大。表面拉曼增强散射(SERS)技术具有灵敏度高、检测速度快等优点,在痕量PCBs的检测中具有重要的应用。选择具有高SERS活性并对PCBs具有靶向富集作用的SERS基底是实现SERS技术痕量检测PCBs的关键。基于此，本项目拟构筑具有高SERS灵敏性及超强吸附能力的石墨烯/Ag纳米复合结构SERS基底,该SERS基底能够集石墨烯的化学增强效应和Ag纳米颗粒的物理增强效应为一体，因而具有更高的SERS活性;同时该SERS基底能够利用石墨烯超强的吸附能力以及石墨烯与PCBs分子之间的π~π相互作用实现对PCBs的靶向富集，从而达到快速、痕量检测PCBs的目的。项目的实施对于发展有机污染物的富集、痕量、快速检测方法具有重要的科学意义。

持久性有机污染物（POPs）具有很强的致癌性，对人类健康具有很大的危害。表面拉曼增强散射(SERS)技术具有灵敏度高、检测速度快等优点,在痕量POPs的检测中具有重要的应用。然而由于大部分POPs 是非极性分子，传统的极性金属SERS 基底难以与非极性的POPs 分子发生作用，将其富集到基底表面，因此难以实现痕量检测。本项目设计了一种既具有高SERS 灵敏性，同时也能够对POPs 分子进行靶向富集的石墨烯/银纳米复合结构SERS 基底，利用石墨烯与POPs 之间的π~π 相互作用，对检测分子POPs 进行靶向捕获，实现了对POPs 的衡量检测。该SERS 基底对三种典型的多环芳烃芘、菲、蒽三种分子的检测极限可分别达到5×10-8 M，1×10-7 M 和 5×10-7 M，对多氯联苯PCB-77的检测极限可达到10-6M, 对农药福美双和甲基对硫磷的检测极限可分别达到10-8 M和10-7 M。该项目的研究成果对于发展有机污染物的快速、痕量检测技术具有重要的意义。