我们课题组通过构筑一系列具有表面增强拉曼散射（SERS）活性的纳米复合结构，结合便携式拉曼光谱仪，实现了水体中多氯联苯、染料等有机污染物的高灵敏检测。相关成果已在Talanta、Analyst、Food Chemistry等SCI期刊上发表论文7篇，申请发明专利2项。研究成果有望为纳米复合结构制备、SERS在环境分析中的应用等方面提供新方法和新思路。
具体研究成果如下：
环境污染样品具有试样量大、分析物浓度低、体系不稳定等特点，因此实现环境污染试样现场快速SERS检测的前提是开发成本低、灵敏度高以及制备简单的活性基底。基于此，我们利用喷涂法开发了一种制备高重复性可抛型SERS阵列的方法。该方法制备过程简单，通过喷涂过程将具有SERS活性的“喷雾剂”喷涂在滤纸上批量制备便携的SERS纸阵列。通过对胶体浓度以及层数进行优化，SERS阵列对罗丹明（R6G）和对氨基苯硫酚（p-ATP）的检测限分别为9.1 × 10-8 M，2.0 × 10-9 M。该纸阵列重复性高，24个阵列获得的R6G的SERS光谱强度变化小于20%；稳定性好，阵列的SERS活性至少保持4周。此外，SERS阵列可满足实验室及现场大量样品的分析需要，并可避免交叉污染，拓展了SERS在实际检测中的应用 (Microchimica Acta 2020, 187, 310；高等学校化学学报, 2020, 41, 2742)。通过将润滑液旋涂到多孔滤纸上，制备了能够浓缩纳米颗粒和分析物的疏水性SERS基底。疏水纸基底的凝结作用不仅诱导了金纳米颗粒聚集，产生大量“热点”区域，还将分析物带到热点区域以实现高灵敏检测。所获得的SERS信号强度比普通纸高5倍，对R6G的检测限为4.3 × 10-10 M。同一基底和不同批次的基底都具有较高的重现性，相对标准偏差均小于15%。所制备疏水纸基底不仅消除了溶液扩散的问题，还为低浓度分析物的检测提供了有效的平台（Talanta 2020, 220, 121340；Food Chemistry 2021, 340, 127930；专利申请号：CN201911029999.1）。
针对一些和贵金属纳米结构作用力较弱的污染物分子，为了提高SERS技术对其的检测能力，我们制备了AuNP@AgNR型金银纳米球棒组装基底，并将其应用于持久性有机污染物2, 3, 7, 8-四氯二苯并对二恶英（2, 3, 7, 8-TCDD）的检测。对金纳米颗粒的浓度以及金银组装基底的时间进行优化处理后，检测增强因子可达2.4 × 108。同时组装基底还具有良好的重复性，相对标准偏差为1.5%。AuNP@AgNR用作SERS基底，进行2, 3, 7, 8-TCDD的高灵敏度检测时，测量纯品检出限和定量限分别为7.1 ng/mL和8.2 ng/mL。河水样品中加标的2, 3, 7, 8-TCDD的回收率为82.3% ~ 97.4%，相对标准偏差为1.9% ~ 8.4% (Journal of Materials Science, 2020, 55, 7029；Talanta, 2020, 216, 120983)。进一步，通过一种简便的修饰策略，将超薄二维MXene纳米片修饰在银纳米棒（AgNR）的表面上，制备了高灵敏且重现性高的SERS基底（AgNR/MXene基底）。MXene纳米片可以抑制银纳米棒的氧化，从而赋予基底良好的稳定性和可重复性。由于AgNR/MXene基底与分析物之间的强相互作用，该底物还具有很高的SERS性能，对结晶紫（CV）的检出限（LOD）低至2.48 × 10-11 M。特别是，AgNR/MXene基底可现场测定3’, 3’, 4’, 4’ -四氯联苯（PCB-77）和4-氯联苯（PCB-3），LOD分别为2.43 × 10-10和2.14 × 10-9 M。 此外，AgNR/MXene基底可用于检测土壤样品中的单组分和多组分PCBs，回收率良好（单组分形式的PCB-3和PCB-77的回收率分别为90.3％和91.6％，多组分为108.1％和106.5％）。AgNR/MXene基底结合了AgNRs和MXene的协同性能，在同时检测多种污染物的SERS检测中显示出巨大潜力（Analyst, 2020, 145, 7421）。
发表的论文列表：
1. Xinming Nie, Zhengyi Chen, Yaping Tian, Si Chen, Lu-Lu Qu*, Mengbao Fan*, Rapid detection of trace formaldehyde in food based on surface-enhanced Raman scattering coupled with assembled purge trap, Food Chemistry, 2021, 340, 127930.
2. Zhi-Qin Geng, Jia-Jia Zheng, Yun-Peng Li, Yang Chen, Po Wang, Cai-Qin Han*, Guo-Hai Yang, Lu-Lu Qu*, A disposable paper-based hydrophobic substrate for highly sensitive surface-enhanced Raman scattering detection, Talanta, 2020, 220, 121340.
3. Guohai Yang#, Xuejiao Fang#, Qin Jia, Haixin Gu*, Yunpeng Li, Caiqin Han*, Lu-Lu Qu*, Fabrication of paper-based SERS substrates by spraying silver and gold nanoparticles for SERS determination of malachite green, methylene blue, and crystal violet in fish, Microchimica Acta, 187, 310.
4. Jingwen Li, Chengde Wang, Yue Yao, Yali Zhu, Changchun Yan, Qichuan Zhuge*, Lulu Qu*, Caiqin Han*, Label-free discrimination of glioma brain tumors in different stages by surface enhanced Raman scattering, Talanta, 2020, 216, 120983.
5. Jingwen Li, Wen Wang, Chengbei Xie, Qin Jia, Changchun Yan, Yue Yao, Zheng Fang, Lingfeng Duan, Jie Cheng*, Lulu Qu*, Caiqin Han*, Facile fabrication of three-dimensional AuNPs@ AgNR arrays for highly sensitive SERS detection of 2, 3, 7, 8-TCDD, Journal of Materials Science, 2020, 55, 7029–7038.
6. Xuejiao Fang#, Yuhang Song#, Yi Huang, Guohai Yang*, Caiqin Han, Haitao Li, Lulu Qu*, Two-dimensional MXene modified AgNRs as a surface-enhanced Raman scattering substrate for sensitive determination of polychlorinated biphenyls, Analyst, 2020, 145, 7421–7428.
7. 郑有为, 田菲, 张倩, 徐迪, 杨国海, 渠陆陆*. 基于SERS纳米探针的细胞内硝基还原酶检测. 高等学校化学学报, 2020, 41, 2742–2748.
发明专利列表：
1. 渠陆陆, 朱根, 邹坤, 徐迪, 杨国海, 李海涛. 一种化学反应产物的快速分离-定性方法, 申请号：CN201911078965.1; 申请日期：2019-11-07.
2. 渠陆陆, 耿志琴, 徐迪, 秦臻, 杨国海. 可抛型SERS纸基底、其制备方法及应用, 申请/专利号：CN201911029999.1; 申请日期：2019-10-28.
