Chemical Engineering Journal/拉曼晶片用於檢測水體中痕量Hg2+

2021-02-23 上海市微量元素學會

Chemical Engineering Journal／拉曼晶片用於檢測水體中痕量Hg2+

英文原題：Recyclable Raman chip for detection of trace Mercury ions
作者：Xiaoyu Guo, Fu Chen, Feng Wang, Yiping Wu, Ye Ying, Ying Wen, Haifeng Yang*, Qinfei Ke*

眾所周知，汞離子（Hg2+）若通過食物鏈進入人體，在體內累積富集，嚴重危害著人體健康。美國環境保護署（USEPA）規定，飲用水中Hg2+最高殘留量為2 ppb；我國《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中，規定飲用水中Hg2+的最高殘留量更低，為1 ppb。基於現有大型儀器設備發展的分析方法，常受限於昂貴的儀器、複雜的樣品前處理和實驗室冗長的分析時間，欲實現Hg2+高靈敏度現場實時檢測，是廣大科研工作者面臨的技術挑戰和研發機遇。

近日，上海師範大學化學與材料科學學院課題組研製了一種可循環使用的Hg2+拉曼檢測晶片，實現了環境水中痕量Hg2+的高靈敏拉曼定量分析。藉助可攜帶小型拉曼光譜儀，該晶片可應用於環境水體中Hg2+的現場監測。

作者通過Au-S鍵，在納米金膜表面上，組裝修飾4-巰基吡啶（4-MPy）分子，構建Hg2+拉曼檢測晶片。4-MPy分子可以其中吡啶環上的N原子捕獲Hg2+， 同時作為Raman信號分子。Hg2+存在會改變4-MPy中吡啶環的電子分布，使得其在金膜表面吸附取向從平躺狀態到垂直方式，根據拉曼表面選律，4-MPy拉曼信號會因此大大增強，與Hg2+濃度呈線性關係。由於4-MPy與Hg2+特定的相互作用，此晶片對Hg2+檢測有專一性，最低檢測限為1 ppt，是文獻中報導的最靈敏的分析方法之一，遠低於美國環境保護署（USEPA）規定的最高殘留量（2 ppb）要求，並在1.0 ppt ~100 ppb濃度範圍內對Hg2+的實現定量檢測。利用可攜式拉曼光譜儀，作者將此晶片成功地應用於河道水中痕量Hg2+的快速檢測。此外，經EDTA清洗，該晶片可重複循環使用，更有利於現場分析。

該汞離子拉曼檢測晶片具有選擇性強、靈敏度高、易製備、性能穩定和成本低等特點，可與其它重金屬離子拉曼探針集成，構築多信號晶片，滿足環境水體多種重金屬離子同時檢測的需求。

相關研究成果近期在Chemical Engineering Journal雜誌（IF>10）上發表，文章的第一作者為上海師範大學化學與材料科學學院青年教師郭小玉，上海師範大學化學與材料科學學院楊海峰教授和上海應用技術大學柯勤飛教授為通訊作者。https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720305192

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