【摘要】：有害殘留物和違法添加劑存在于食品中,嚴(yán)重影響人類生活與健康。表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)(SERS)在食品安全中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品安全的監(jiān)測。表面增強(qiáng)拉曼機(jī)理的定量研究對(duì)表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用起到了重要的推動(dòng)作用。本文在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,采用密度泛函理論(DFT)與離散偶極子近似(DDA)結(jié)合的方法從化學(xué)增強(qiáng)與物理增強(qiáng)的角度分析氨基甲酸乙酯和2-乙�；拎さ谋砻嬖鰪�(qiáng)拉曼的增強(qiáng)機(jī)理。氨基甲酸乙酯(EC)作為發(fā)酵食品與飲品中的致癌殘留物,不同的國家對(duì)其作出了限量標(biāo)準(zhǔn),DantingYang實(shí)驗(yàn)組已經(jīng)做了關(guān)于氨基甲酸乙酯的拉曼實(shí)驗(yàn)。我們采用密度泛函方法M06-2X和6-311+g(d,p)基組,計(jì)算了氨基甲酸乙酯的常規(guī)拉曼光譜,與實(shí)驗(yàn)拉曼光譜吻合較好。為了研究氨基甲酸乙酯的增強(qiáng)機(jī)理,我們采用同樣的方法和混合基組6-311+g(d,p)(C,H,O,N)//Lanl2dz(Ag)優(yōu)化了EC-Ag20復(fù)合物的幾何結(jié)構(gòu)并計(jì)算得到其表面增強(qiáng)拉曼光譜。氨基甲酸乙酯吸附在Ag20團(tuán)簇上形成復(fù)合物EC-Ag20,其靜態(tài)極化率增大引起了拉曼增強(qiáng)因子(IEF)達(dá)到10左右,這屬于靜態(tài)化學(xué)增強(qiáng)。應(yīng)用TDDFT方法計(jì)算復(fù)合物吸收譜,并采用352nm作為復(fù)合物的預(yù)共振入射波波長,此時(shí)的拉曼增強(qiáng)因子達(dá)到104倍,且發(fā)生了明顯的電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,屬于電荷轉(zhuǎn)移增強(qiáng)。同時(shí)我們采用離散偶極子近似法計(jì)算了 15nm的球型納米粒子的消光光譜及其近場電場分布,在入射光為352nm的情況下得到其物理增強(qiáng)因子為3.6× 106。因此在化學(xué)增強(qiáng)與物理增強(qiáng)的共同作用下,總的拉曼增強(qiáng)因子達(dá)到了 3.6×1010左右,說明表面增強(qiáng)拉曼光譜可以用于檢測痕量的致癌物質(zhì)。中國衛(wèi)生部禁止在大米中添加增香劑。2-乙�；拎�(2AP)作為主要的大米增香劑,依靠拉曼散射光譜技術(shù)檢測它十分可靠。本文采用密度泛函方法WB97XD和6-311G(d,p)(C,H,O,N)基組水平,計(jì)算了2AP分子的常規(guī)拉曼光譜,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。同時(shí),采用密度泛函理論結(jié)合離散偶極子近似的方法分別從化學(xué)增強(qiáng)和物理增強(qiáng)的角度研究了2AP吸附在Ag20團(tuán)簇上的表面增強(qiáng)拉曼機(jī)理。計(jì)算過程采用同種方法并結(jié)合混合基組6-311G(d,p)(C,H,O,N)//LANL2DZ(Ag)水平。在表面增強(qiáng)拉曼(SERS)中,由2AP吸附到Ag20團(tuán)簇上形成復(fù)合物體系的過程引起了靜態(tài)極化率的增大,從而使拉曼增強(qiáng)因子達(dá)到10的過程產(chǎn)生靜態(tài)化學(xué)增強(qiáng)。而在表面增強(qiáng)共振拉曼(SERRS)中,激發(fā)波波長350nm與吸收峰附近的電子躍遷耦合,發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移共振現(xiàn)象,從而使拉曼增強(qiáng)因子達(dá)到104倍的電荷轉(zhuǎn)移增強(qiáng)。采用離散偶極子近似的方法計(jì)算15nm的球型銀納米粒子的消光光譜與近場電場分布,在350nm的入射波波長下得到物理增強(qiáng)因子為2.33×106�？偟睦盘�(hào)增強(qiáng)是由化學(xué)增強(qiáng)與物理增強(qiáng)共同引起的,所以總的IEF達(dá)到2.33× 1010倍。除此之外,在相同計(jì)算水平下分別計(jì)算了同分異構(gòu)體的常規(guī)拉曼光譜,我們發(fā)現(xiàn)了 2AP區(qū)別于3,4-乙�；拎�(3,4AP)的拉曼特征峰,在表面增強(qiáng)共振拉曼的作用下,其特征峰更加明顯,使得我們能很好的憑借拉曼光譜從同分異構(gòu)體n-AP(n=2,3,4)中鑒別出2AP。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TS201.6;O657.37

【參考文獻(xiàn)】

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1 朱傳進(jìn);;對(duì)中國食品安全問題的分析[J];食品界;2016年10期

2 馮永巍;薛慶海;韓晨e

本文編號(hào)：2791921