基于功能化Fe3O4@Ag纳米粒子快速检测Hg2+的SERS方法

作者：左方涛; 徐威; 赵爱武^*

来源：Acta Chimica Sinica, 2019, 77(04): 379-386.

• 表面增强拉曼光谱
• 汞离子(Ⅱ)
• 磁性纳米材料
• 快速检测
• 银纳米粒子

近年来,汞作为一种重要的污染物引起了人们的广泛关注.迄今为止,基于表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman scattering, SERS)的Hg2+检测方法因其在不同的检测方法中具有高灵敏度而备受关注.基于"turn-off"机制,我们合成出一种磁性Fe3O4@Ag (FA)纳米材料用于Hg2+的SERS检测.磁等离子体共振纳米颗粒结合了磁共振和等离子体共振特性,可用于高灵敏度和高选择性的汞离子的SERS检测.通过修饰带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC, Poly DADMAC, PDDA)层, Fe3O4@Ag表面吸附上带负电的甲基橙探针分子,在Hg2+存在的情况下,可以观察到SERS信号显著降低.由于Hg2+与Ag纳米颗粒会快速反应并在Ag纳米颗粒表面形成一层汞齐,从而影响了Ag纳米颗粒的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)性能,导致电磁场强度的减弱;同时,这样也会导致Ag纳米颗粒的表面Zeta电位的降低,并且影响拉曼探针分子在其表面的吸附,从而进一步导致SERS信号的降低.因此,在含有Hg2+的情况下,SERS强度的降低主要归因于Hg2+与AgNPs的相互作用.通过我们的实验可以证明,基于"turn-off"机制检测Hg2+的方法的检测限可以低至10-10mol/L.本实验设计的SERS纳米传感器可用于快速检测环境中Hg2+,为构建重金属离子SERS纳米传感器提供了巨大的潜力.

• 单位
  中国科学院，合肥智能机械研究所; 中国科学技术大学; 中国科学院合肥智能机械研究所; 传感技术国家重点实验室