壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱在近海海域污染物快速检测中应用的基础研究

Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy (SHINERS), coupled with several advantages such as exquisite sensitivity, high versatility, label-free, ease of preparation and low cost, may provide a good opportunity for the establishment of a new Raman spectroscopy technology for the rapid detection of pollutants in the coastal waters. SHINERS is more versatile and practical than the conventional surface enhanced Raman technique because it can achieve highly sensitive detection of target molecules directly on a generic substrate without any special surface-enhanced Raman active substrate.Focused on rapidly detecting the important pollutants in the coastal waters, based on the SHINERS technique, combined with fast, efficient, highly selective, sensitive and reliable molecular recognition and separation enrichment technology, such as molecularly imprinted technology, nano-modified sol-gel technique and microextraction technology, this project will further improve the selectivity, sensitivity and interference resistance of the SHINERS to achieve rapid, label-free, highly selective and sensitive detection of the important pollutants in coastal waters.

壳层隔绝拉曼增强拉曼光谱（Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy，SHINERS）具有灵敏度高、通用性高、无需标记、操作简单、成本低的优点，为建立近海海域污染物拉曼光谱快速检测新技术提供了良好的契机。与已有的表面增强拉曼光谱技术相比，SHINERS具有更强的通用性和实用性，可以无需特殊的表面增强拉曼活性基底，直接实现目标分子的高灵敏检测。本课题针对近海海域重要污染物的现场快速检测，拟以SHINERS技术为基础，并结合快速高效、高选择性、灵敏可靠的分子识别与分离富集技术，如分子印迹技术、纳米修饰改性溶胶-凝胶技术、微萃取技术等，进一步提高SHINERS的选择性、灵敏度和抗干扰能力，以实现近海海域中重要污染物无标记、高选择性、高灵敏的快速检测。

随着人类社会进步和生活水平的不断提高，越来越多的有毒有害污染物出现在人类赖以生存的环境中，造成了严重的全球性环境污染。这些有毒有害污染物不仅威胁到沿海居民的生活质量，也成为限制我国海洋经济发展。因此，开发海洋环境中典型有害有毒污染物的监测技术，对于维护人类健康和减少污染物对海水养殖业的危害都具有重要的意义。本项目通过开发快速高效、高选择性、灵敏可靠的分子识别与分离富集技术，并结合增强拉曼光谱，实现对海洋中有毒有害污染物的分布监测和高灵敏检测，发表论文9篇，其中SCI收录6篇。主要工作如下：. （1）海洋重金属污染是一个日益严重的全球环境问题。重金属毒性会影响有机体。人类通过摄入含有重金属的海鲜，健康受到威胁。因此，研究海水中重金属浓度的分布、流动和变化是至关重要的。本项目中主要研究南中国海中重金属的浓度、分布及其重金属种类之间的关系。同时也研究了海水中悬浮颗粒的浓度，并分析重金属和悬浮颗粒之间的关系。通过分析有害污染物，可以监测海水污染变化。相关工作发表在Analytical Letters, 2015, 48, 204-212。. （2）制备了基于氧化石墨烯掺杂的苯硼酸型整体柱。实验考察丙烯酰胺基苯硼酸以及氧化石墨烯浓度对整体柱性能及色谱保留机制的影响，在最优条件下，该整体柱表现出疏水、亲水及阳离子交换的色谱行为。与未掺杂氧化石墨烯整体柱相比，该整体柱在分离小分子以及苯系物、苯酚类物质、多环类物质等海洋污染物方面获得满意的结果，有望在进一步实际工作中结合SERS技术，将该方法用于海洋污染的检测。相关工作发表在Electrophoresis 2015, 36, 596-606。. （3）以乙烯基修饰的二氧化硅包覆磁性纳米材料为载体，孔雀石绿（MG） 为模板分子，采用表面印迹技术制备了具有核壳结构的磁性分子印迹聚合物Fe3O4@SiO2-MIPs。实验结果表明，所制备的Fe3O4@SiO2-MIPs对MG 具有优异的分子识别能力和良好的选择性吸附性能，实现了对海水和虾肉中MG的高效富集，采用纳米银表面增强拉曼光谱定量，检测限分别达到0.5 ng/mL和6 ng/g，具有广阔的应用推广前景。相关工作发表在化学传感器，2015, 35, 30-35。