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近海海洋水体检测重金属化学传感器的研制

发布时间:2025-03-25浏览次数:1004


1、项目负责人简介

姓名:王军

联系方式:13958234463

电子邮箱:wjnaf@163.com

简介:现为雷竞技(中国)官方网站海洋研究院教授、博士,中科院宁波材料所、福州大学、宁波大学、温州大学兼职硕导,中科院上海硅酸盐研究所博士后。2004年6月毕业于中国科学技术大学材料科学与工程专业,目前从事近海海洋环境的水体中重金属检测传感器方向的研究,探索化学传感器及其分析仪器的微型化、集成化、自动化。近年来,主持国家级项目面上项目4项,主持省部级项目4项,主持市厅级项目4项;发表论文50余篇,其中SCI/CSSCI 40余篇,授权发明专利5项。

 

2、项目简介

近年来,我国海域水质污染日益加剧。控制海水污染,保护海洋生态环境迫在眉睫。因此,国家提出了建立船载海洋生态环境现场快速监测系统的计划。相对于其它重金属检测方法,化学传感器,如电化学溶出伏安法和SERS及比色法,可以同时快速检测多种重金属元素,具有仪器体积小,价格低,操作简单,灵敏度高等优点,易于实现现场自动检测重金属。因此,探索相应的化学传感器及其分析仪器的微型化、集成化、自动化是我们的研究发展方向。

我们的项目主要研究基于电化学及表面拉曼增强等化学传感器及其在海水检测重金属的应用研究,希望实现传感器的微型化、集成化及分析仪器的自动化、便携化。

例如,对于SERS传感器,我们将衬底表面与液相纳米晶生长相结合,构筑具有丰富的金纳米结构大面积图形阵列SERS基底,来解决SERS基底灵敏度及一致性二者无法兼顾的问题。通过以纳米粒子为基本单元的聚集生长途径,探索在预制大面积纤维表面选择性构筑具有丰富尖刺特征的金纳米结构的方法。可以海产品质量、原产地鉴别以及生物残留为研究检测对象,研发基于均一微纳结构设计、工艺制造可大面积生产的柔性擦拭型SERS活性芯片,实现快速擦拭取样方法以简化采样、萃取和富集过程,建立高灵敏度、高可靠性、低成本、可重复使用的实时检测海洋智能传感器。


3、项目已取得成果

开展了具有丰富针尖特征的贵金属和半导体微纳结构阵列衬底SERS应用研究。方法一,采用将自上而下的微纳图形加工技术,在微纳结构的衬底与纳米表面液相纳米晶生长相结合,构筑具有丰富针尖特征的具有贵金属微纳结构大面积图形阵列SERS 基底,来解决SERS基底灵敏度及一致性二者无法兼顾的问题。具体是通过以纳米粒子为基本单元的聚集生长途径,来探索在预制大面积图形衬底表面选择性构筑具有丰富尖刺特征的金纳米结构的方法,揭示衬底表面纳米晶各向异性生长习性及针尖结构微观形貌调控基本规律。方法二,用单分散磁性纳米颗粒与贵金属组分进行复合,在磁场诱导组装技术下形成具有表面粗糙贵金属成分的SERS衬底材料,或者通过一定方式将磁性纳米颗粒进行磁场下排列,形成具有长程有序的密堆积微纳结构,增加其热点;同时,进一步结合电化学特性进行重金属离子富集,提高这种具有磁性纳米复合材料的SERS 增强效应和检测极限,制备具有等离共振激元特性SERS基底,开展其在海水各种有机物或元素物质拉曼光谱检测中应用研究,期望获得高灵敏度、高可靠性、可重复使用的低成本的SERS基底。

现阶段获得国家自然基金项目1项,福建省自然基金2项,发表相关SCI论文6篇,申请了3项国家发明专利。


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