现场检测可以在远离分析实验室的现场提供样品的定性或定量信息,这对于在运输过程中样品中的目标成分可能发生变化,或者迫切需要分析结果的情况下,是非常重要的。抗生素滥用导致在水体中的排放和迁移是一个严重的公共健康和生态环境问题,所以有必要开发高效的抗生素分析方法。尽管在抗生素检测领域已经取得了许多进展,但要使检测技术达到在水体环境中现场检测的水平,还需要克服许多障碍,如灵敏度、选择性、稳定性、可重复性和能够便携检测设备。荧光分析法以其传感器多样性、检测周Ceralasertib半抑制浓度期短,灵敏度高等原因被广泛应用于检测领域。表面增强拉曼光谱(SERS)能够提供分子水平结构特征,无损检测和快速灵敏等优点,也在生化分析方面有着深入的应用。且两种方法所依赖的仪器依托目前技术可以实现小型化和便携化,能够满足现场检测的需求。本文以开发简单方便、高灵敏、稳定的抗生素现场检测的新方法为立足点,基于半导体SERS材料和镧系荧光材料构建的SERS传感器和荧光传感器对Ipatasertib生产商抗生素检测为研究内容,通过自组装、改性、杂化、修饰等手段调控功能化纳米材料的结构、成分、形貌以满足水体中抗生素的检测需求,构建的功能化SERS传感器和荧光传感器能够与抗生素分子间发生光致电荷转移(PICT)和荧光共振能量转移(FRET)以提高检测抗生素灵敏度,以搭建便携式检测平台实现抗生素现场检测为研究目的。研究结果表明,本论文构建的传感器在氧氟沙星(OFLX)、氯霉素(CAP)、四环素(TC)、环丙沙星(CIP)等抗生素检测方面均表现出优良的检测性能,且在实际样品检测中具有良好的特异性与灵敏度,并且可以开发配套的便携式现场检测装置。本论文围绕SERS传感器和荧光传感器的构建及其用于抗生素检测应用,系统地开展了以下的工作:(1)MOF衍生Zn O-Zn Fe2O4@Ag中空微球构建咖啡斑SERS传感器及其对氧氟沙星的即时检测合适的SERS基底设计和制备是获取稳定和高灵敏度SERS信号的首要问题。贵金属SERS基底由于高成本和在复杂环境下材料失活,难以满足现场检测需求。Zn O由于低成本、稳定性和化学增强SERS机制,可以作为耐久性SERS基底。本章通过热解法和水热法合成核桃状Zn O-Zn Fe2O4@Ag中空微球(定义为Zn O-Zn Fe2O4@Ag PHMSs)复合材料。本工作采用磁场控制和抑制咖啡环效应来制备Zn O-Zn Fe2O4@Ag PHMSs均匀沉积SERS基底,提高SERS信号的均一度。Zn O-Zn Fe2O4的空腔可以吸附OFLX分子并与OFLX分子发生光致电荷转移共振过程,使得Zn O-Zn Fe2O4@Ag PHMSs基底拥有Ag颗粒的电磁增强和Zn O-Zn Fe2O4异质结的化学增强效应,协同增强了SERS活性。且OFLX检测实验结果表明,利用该基底对OFLX检测限为10-7 M,并且具有良好的线性范围和稳定性,该SERS基底具有耐久性特点,结合便携式拉曼仪器可以现场检测。(2)非晶-晶体态Ti O2@Ag纳米花球作为可回收SERS传感器用于氯霉素现场检测上一章节制备的Zn O-Zn Fe2O4@Ag PHMSs均匀沉积SERS基底具有良好的SERS活性,但是基底光活性不高,不能完全降解待测物无法实现回收利用。非晶态二维半导体SERS材料有利于界面电荷转移和强振动耦合效应,从而导致非晶态材料具有显著的SERS活性,且非晶态二维半导体具有较高的光催化活性可以实现基底回收利用。本章节利用嵌段共聚物F127作为软模板成功制备了具有非晶结构的Ti O2纳米片自组装成Ti O2纳米花球,然后水热法修饰Ag纳米颗粒制备Ti O2@Ag纳米花球(定义为Ti O2@Ag FSs)。Ti O2@Ag FSs复合物通过抑制咖啡环效应制备了分布均匀的SERS基底。非晶态Ti O2 FSs与待测物分子之间的光致电荷转移共振过程增强,使得Ti O2@Ag FSs基底拥有Ag等离子体电磁场增强和Ti O2 FSs电荷转移化学增强协同增强机制。该基底对CAP的检测限为10-8 M,更重要的是,基于Ti O2 FSs@Ag的SERS基底在光的照射下具有自清洁功能,结合便携式拉曼仪器可以现场检测并回收利用。(3)Mg WO4纳米片助力铽离子发光的策略构建增强型荧光探针即时可视化高灵敏检测环丙沙星上章节虽然成功制备绿色可重复使用的SERS基底,但是进行现场检测需结合便携式拉曼仪器,由于便携式拉曼仪器较高的成本限制其广泛使用,而荧光现场检测系统由于其较低本和便携性较容易实现现场检测。本工作成功合成Mg WO4半导体纳米片,Tb3+-Mg WO4-CIP检测系统的机理是由于Mg WO4纳米片中WO42-到Tb3+-CIP的有效能量转移,从而增强了Tb3+的特征发射,增强了对CIP检测灵敏度,Tb3+-Mg WO4-CIP检测系统对CIP最低检测限为2 n M。同时开发了基于智能手机便携式装置可以实现CIP现场检测(100 n M),而且Mg WO4纳米片助力铽离子发光的策略扩展了半导体光电纳米材料的应用范围。(4)合理设计Mo STranslational Research2 QDs和Eu3+的比率荧光探针用于四环素的高灵敏度可视化即时检测上一章节半导体材料可以显著增强镧系荧光探针发光,但是其输出信号为单信号,影响结果准确性,为了解决信号不稳定并实现准确灵敏的检测,采取多信号输出和将其中一种信号作为内参考是一种有效的手段。因此本工作将半导体材料与镧系荧光材料发生能量转移的策略可以拓展到Mo S2 QDs和Eu3+,设计双信号比率型荧光探针结合智能手机系统实现便携现场检测TC。Mo S2 QDs是电子的良好的给体与受体同时自身也有荧光特性。Mo S2 QDs可以与Eu-TC络合物发生能量转移,因而Mo S2 QDs可极大增强Eu-TC络合物发光能力同时伴随本身荧光下降,因此在Mo S2-Eu3+传感体系可以利用Mo S2 QDs作为指示剂和增强剂,可以极大提高该探针对四环素的检测限和准确度。利用该探针F620/F470比值对四环素进行检测,具有良好的线性和灵敏度,已经成功应用在环境水样检测中,检测限为2 n M,并且基于该探针设计的便携式检测系统可以满足现场TC检测需求(0.05μM)。