【摘要】：隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工業(yè)的發(fā)展,大量污染物如農(nóng)藥殘留、重金屬離子流入到水、土壤等環(huán)境中,對生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞,經(jīng)由食物鏈的富集作用,這些污染物會進入體內(nèi),嚴(yán)重危害人體健康。隨著環(huán)境問題的惡化以及食品安全問題的頻發(fā),人們越來越重視對這些污染物的檢測�，F(xiàn)如今的檢測技術(shù)往往借助大型設(shè)備,價格昂貴,樣品前處理復(fù)雜,無法實現(xiàn)對污染物實地實時的檢測,無法普及應(yīng)用。于是,一些有望實現(xiàn)普及應(yīng)用的靈敏快捷的傳感技術(shù)應(yīng)運而生,其中SERS傳感器可以將拉曼信號放大幾個數(shù)量級,能實現(xiàn)對一些痕量有機及生物分子的檢測監(jiān)控,而比色傳感器可以通過裸眼觀察顏色變化和深淺程度簡捷迅速地判斷重金屬離子的存在及濃度,具有極大的應(yīng)用潛力。此外,纖維素物質(zhì)(濾紙)具有來源廣泛,價格低廉,易于儲存和攜帶,安全無毒,可生物降解等特性,用作傳感器基底時,一方面,它的柔韌彈性以及超親水性更有利于分析物的富集,另一方面,其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予其較大的比表面積,可以提供更多的活性位點,提高了檢測的靈敏度,是一種理想的傳感器基底材料。本論文中,以天然纖維素物質(zhì)(濾紙)為基底,借助其表面的羥基和醚鍵,利用銀鏡反應(yīng),或者采用層層自組裝的方法,在濾紙上修飾組裝不同的分子,從而得到不同用途的紙基傳感器。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.納米銀修飾的紙基超敏SERS傳感器:利用銀鏡反應(yīng),在濾紙上修飾納米銀顆粒,通過控制反應(yīng)時間,實現(xiàn)對銀納米顆粒粒徑及銀含量的調(diào)控,最終得到了超敏SERS基底,以R6G為探針分子進行靈敏度測試,確定最優(yōu)條件,其中反應(yīng)6 min的傳感器檢測限低至10-16M,結(jié)合有限元分析法(FEM)模擬計算了該傳感器表面電場強度分布,對該SERS傳感器的增強機理進行了解釋,增強因子可以達到3×106,此外將該傳感器應(yīng)用于生物分子腺苷胸苷識別過程的檢測。2.1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚-6-磺酸修飾的紙基Cu2+比色傳感器:以天然纖維素物質(zhì)(濾紙)為基底,鈦酸四丁酯作為前驅(qū)體,首先通過表面溶膠-凝膠過程在纖維表面沉積一層Ti02薄膜;隨后,利用靜電吸附作用,依次組裝聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)以及對能夠識別Cu2+的配體分子1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚-6-磺酸(PAN-S),得到紙基Cu2+比色傳感器。識別Cu2+后傳感器由橙色變?yōu)樽仙?對于水溶液中的Cu2+的裸眼檢測限為0.01 ppm,且不受其它金屬離子干擾,適用于pH值1～9范圍。此外,還該傳感器還被應(yīng)用于各地自來水樣中Cu2+含量的測試。3.二甲酚橙修飾的紙基Pb2+比色傳感器:以天然纖維素物質(zhì)(濾紙)為基底,鈦酸四丁酯作為前驅(qū)體,采用表面溶膠-凝膠法,先在濾紙上沉積一層Ti02薄膜后,再利用浸泡法自組裝一層能夠識別Pb2+的配體分子二甲酚橙(XO),最終得到紙基的Pb2+離子比色傳感器,識別Pb2+后,傳感器顏色由橙色變?yōu)榈仙?對水溶液中Pb2+的裸眼檢測限可以低至10 nM。綜上所述,本文通過對天然纖維素物質(zhì)材料進行修飾,得到了三種不同用途的紙基傳感器,可應(yīng)用于表面增強拉曼光譜檢測以及實際水環(huán)境中Cu2+及Pb2+的實時實地裸眼比色檢測。這三種傳感器價格低廉、操作簡單、性能優(yōu)異、綠色環(huán)保,因而有著較大普及應(yīng)用的潛力。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O657.3;TP212;TS207.3

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