倏逝波激发的Ag NCs-GO复合结构FTW SERS探针原位检测氯菊酯 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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倏逝波激发的Ag NCs-GO复合结构FTW SERS探针原位检测氯菊酯
作者: irglass 时间: 2025-03-24 浏览:80 次

       近日,我室研究生陶攀(第一作者)和张培晴研究员(通讯作者)联合邹秋顺副教授(通讯作者)在期刊Analytica Chimica Acta(IF=5.7)上在线发表了题为“FTW SERS probes with Ag NCs-GO composite structure excited by evanescent wave for in situ detection of permethrin” 的文章,文章链接:https://doi.org/10.1016/j.aca.2025.343646

       氯菊酯是一种广泛使用的杀虫剂,但过量使用会通过雨水冲刷进入水体,长期接触可能引发癌症等健康风险。传统检测方法如色谱技术依赖大型仪器和专业操作,难以满足原位、快速监测的需求。光纤SERS传感器凭借其微型化、可远程操控的优势备受关注。

       本工作制备了一种银纳米立方体-氧化石墨烯(Ag NCs-GO)复合结构修饰的光纤锥腰(FTW)SERS探针,用于湖水中氯菊酯的原位检测。采用倏逝波激发Ag NCs-GO复合基底的SERS信号,能够扩大激发光-分析物的接触面积,提供更多的结合位点,从而增强SERS信号。Ag-NCs的特殊形貌能够提供更强的“热点”,实现SERS的电磁增强,GO通过π-π堆叠和氧官能团的电荷转移效应扩大分子极化率,进一步提高SERS的灵敏度与检测的稳定性。通过优化GO浓度(0.4 mg/mL)与光纤长度(15 cm),在非原位检测下,本工作所制备的Ag NCs-GO复合结构FTW SERS探针对罗丹明6G(R6G)的检测限达到了8.5×10-9M,RSD均低于5%,表现出良好的稳定性。且当光纤延长至75 cm时,信号衰减仅7.4%,证明其具备远程监测潜力。

图 1 Ag NCs-GO复合结构FTW SERS探针在水中原位检测氯菊酯的示意图

图 2 (a)不同浓度R6G的拉曼光谱,(b)1651 cm-1处的拉曼强度与R6G浓度之间的关系,(c)重复检测R6G(10-5M)20次过程中1363、1509、1577和1651 cm-1处的拉曼强度。

       随后进行的R6G原位检测(检测限为10-6M)表明Ag NCs-GO复合结构FTW SERS探针可以用于水环境中的农药检测。在实际测试中,作者从宁波大学阳明湖随机采样,模拟真实水体中浮游生物、微生物共存的环境,通过加标法,光纤SERS探针能识别氯菊酯特征峰(1002 cm⁻¹),原位检测限为10-5M,且五次重复检测RSD为12.9%。这项工作利用光纤倏逝波激发SERS信号,并采用特殊的FTW结构和Ag NCs-GO复合基底来实现良好的SERS性能。在增加接触面积的同时,实现了电磁和化学的协同增强,提高了农药残留氯菊酯原位检测的灵敏度,促进了光纤SERS传感器在原位检测农药残留中的应用。

图 3 (a)用于R6G原位检测的实验装置,(b)不同浓度R6G原位检测的拉曼光谱,(c)宁波大学阳明湖,(d)湖水中不同浓度氯菊酯原位检测的拉曼光谱,(e)5份湖水样中10-3 M氯菊酯的拉曼光谱。