负载纳米二氧化硅的COF超声压电纳米催化探针，用于双酚A的SERS定量分析

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Nanosilica loaded COF ultrasonic piezoelectric nanocatalytic probe for SERS quantitative analysis of bisphenol A

高效超声驱动型二氧化硅表面分子印迹共价有机框架纳米探针成功制备，具有催化氧化、压电效应增强和特异性识别双酚A三重功能。在超声辐照下催化活性提升777%，构建了1.0-15 nmol/L范围内线性响应的SERS定量分析方法，检测限达0.35 nmol/L。

　　在现代分析化学和环境科学领域，开发高效、灵敏且快速的检测技术一直是研究的重点。特别是对于那些在环境中广泛存在但难以直接检测的污染物，如双酚A（BPA），传统的检测方法往往受到设备昂贵、样品处理复杂等限制，导致难以实现对痕量BPA的准确分析。因此，科学家们不断探索新的材料和方法，以提高检测的灵敏度和选择性。本文介绍了一种新型的纳米探针，该探针结合了分子印迹、共价有机框架（COF）以及压电效应，为BPA的定量分析提供了创新性的解决方案。

双酚A是一种广泛用于塑料和环氧树脂生产的重要化合物，其在材料老化、高温或酸性条件下会持续释放到环境中，进而通过食物链进入人体，对生殖发育、代谢平衡和神经内分泌功能产生干扰。由于其潜在的健康风险，BPA已成为全球环境污染和健康风险研究的热点。然而，现有的检测技术如高效液相色谱（HPLC）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）虽然能够实现对BPA的检测，但存在操作复杂、成本高昂等问题，限制了其在实际应用中的推广。因此，开发一种更加简便、高效的检测方法显得尤为迫切。

本文中，研究人员设计并制备了一种具有纳米催化、压电催化和特异性识别功能的二氧化硅分子印迹共价有机框架压电纳米探针（SiO?@COF）。该探针以二氧化硅纳米颗粒为基底，使用1,3,5-三（4-氨基苯基）苯（Tb）和2,5-二甲氧基-1,4-二醛（Dt）作为功能单体，以BPA为模板分子，通过溶剂热法构建了具有三重功能的纳米探针。这种新型探针在检测BPA时表现出显著的增强效果，不仅提高了灵敏度，还增强了选择性，为复杂基质中的痕量BPA检测提供了新的可能性。

为了实现这一目标，研究人员首先对探针进行了详细的表征，包括透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）。这些表征手段帮助确认了探针的结构特征和表面性质，为后续的性能评估奠定了基础。此外，探针的催化性能也得到了验证，特别是在超声波照射下，其催化活性显著增强，达到了原来的777%。这种压电催化效应的增强不仅提高了反应效率，还为后续的定量分析提供了可靠的依据。

在分析原理方面，该探针基于BPA的特异性识别作用，结合了纳米催化和压电效应，构建了一种新型的液相超声压电催化探针-表面增强拉曼散射（SERS）定量分析策略。BPA作为模板分子，能够与探针表面的分子印迹位点发生特异性结合，从而抑制探针的催化活性。这种抑制效应可以通过SERS技术进行检测，因为SERS能够显著增强拉曼信号强度，达到百万倍以上。因此，当BPA存在时，探针的催化反应受到抑制，从而在SERS光谱中表现出不同的特征信号。通过这种方法，研究人员能够实现对BPA的定量检测，其检测范围为1.0-15 nmol/L，检测限为0.35 nmol/L。

SERS技术作为一种无标记、非破坏性的振动分析技术，具有极高的灵敏度和分子特异性指纹，已被广泛应用于环境分析、食品安全、催化和传感等领域。然而，对于非拉曼活性物质的检测，SERS仍然面临一定的挑战。为了克服这一问题，研究人员结合了分子印迹技术与纳米催化反应，构建了一种具有识别和催化双重功能的纳米分子印迹探针。这种探针在检测非拉曼活性物质时表现出更高的灵敏度和选择性，为复杂基质中的痕量污染物检测提供了新的思路。

在纳米探针的设计和制备过程中，研究人员采用了二氧化硅纳米颗粒作为基底，以确保探针具有良好的稳定性和机械性能。同时，通过分子印迹技术，探针表面能够形成特异性识别位点，从而提高对BPA的识别能力。这种分子印迹位点的分布不仅提高了探针的识别效率，还便于模板分子的洗脱，进一步优化了探针的性能。此外，研究人员还结合了压电效应，使得探针在超声波照射下能够产生更强的催化反应，从而提高检测的灵敏度。

为了进一步提高探针的性能，研究人员还构建了一种新的斜率比程序，用于快速筛选和评估压电纳米催化探针。该程序能够有效区分不同类型的纳米催化探针，从而提高检测的准确性和可靠性。同时，研究人员还探索了探针在不同条件下的催化增强机制，以确保其在实际应用中的稳定性。这种研究不仅为BPA的检测提供了新的方法，也为其他痕量污染物的检测提供了借鉴。

在实际应用中，这种新型纳米探针具有广泛的应用前景。特别是在环境监测和食品安全领域，该探针能够实现对BPA的快速、灵敏和选择性检测，为环境健康风险的预防和控制提供了重要的技术支持。此外，该探针的制备过程相对简单，避免了传统方法中复杂的步骤，提高了检测的效率。因此，这种纳米探针有望成为未来痕量污染物检测的重要工具。

综上所述，本文的研究成果为BPA的定量分析提供了新的策略，结合了分子印迹、共价有机框架和压电效应，构建了一种具有三重功能的纳米探针。该探针不仅提高了检测的灵敏度和选择性，还为复杂基质中的痕量污染物检测提供了新的可能性。同时，研究人员还探索了探针的催化增强机制和快速筛选方法，为未来的分析化学研究提供了重要的参考。这种新型纳米探针的开发不仅推动了环境科学和分析化学的进步，也为实际应用中的污染物检测提供了更加简便和高效的解决方案。