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微纳米塑料老化对其环境归宿意义重大，但纳米塑料原位老化研究较少。研究人员制备蛾眼仿生等离激元基底，原位表征 PS 纳米塑料在 UV 老化中的降解过程。该基底可识别化学变化，在环境样本应用中展现潜力，为纳米塑料老化研究提供新途径。
在现代社会，塑料可谓无处不在。它凭借易生产、耐用、坚固且轻质等特性，成为人们生活中不可或缺的材料。全球每年塑料消费量超过 4 亿吨，然而，大量塑料废弃物进入环境，逐渐分解为微塑料和纳米塑料。这些微小的塑料颗粒危害极大，它们能穿透生物屏障，甚至出现在人体血液中，且尺寸越小毒性越强。纳米塑料还会吸附重金属、持久性有机污染物（POPs）和多环芳烃（PAHs）等有害物质，加剧其毒性。同时，纳米塑料能加速溶解有机物（DOM）的聚集，扰乱海洋碳循环。
尽管微塑料的检测和风险评估研究众多，但纳米塑料老化过程的原位和非原位降解信息获取仍困难重重。传统的红外光谱空间分辨率不足，难以用于纳米颗粒分析；拉曼光谱虽分辨率较高，但纳米塑料的拉曼信号微弱。表面增强拉曼光谱（SERS）能解决这些问题，它在继承传统拉曼光谱优势的同时，放大了微弱信号，实现高分辨率单颗粒分析，不过此前用于纳米塑料老化研究较少。
为深入探究纳米塑料的表面老化和降解机制，来自未知研究机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》。研究人员制备了一种基于纳米球光刻和金纳米棒自组装的蛾眼仿生等离激元 SERS 基底，并将其用于原位表征聚苯乙烯（PS）纳米塑料在紫外线（UV）老化过程中的降解。同时，对商业聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）以及环境样本进行表征，验证该方法的实用性。
在这项研究中，研究人员运用了纳米球光刻和金纳米棒液 - 液界面自组装两项关键技术。通过纳米球光刻技术制备出具有特定结构的基底，再利用金纳米棒的自组装，使其均匀分布在基底上形成有序结构，构建出具有良好 SERS 活性的基底。在实验中，研究人员以 800nm 的 PS 纳米塑料为模型进行原位老化实验，对不同类型塑料样本进行分析。
材料与方法
研究使用了多种化学试剂，如 500nm 二氧化硅纳米颗粒分散液、柠檬酸钠、油酸钠、硝酸银等，从不同供应商处购得。在 SERS 基底制备方面，首先将单分散的 SiO2微球组装并转移到硅片上，通过反应离子蚀刻形成蛾眼阵列结构，然后基于液 - 液界面自组装技术将金纳米棒固定在该结构上，制备出蛾眼仿生 SERS 基底。
研究结果
- SERS 基底对 PS 纳米塑料表面化学变化敏感：在连续 24h 的 UV 老化初期，拉曼光谱显示该基底对 PS 纳米塑料的表面化学变化敏感。研究人员识别出苯环骨架的破坏、PS 纳米塑料侧链的氧化以及氧化亚甲基直链的存在，这些化学变化反映了 PS 纳米塑料在 UV 老化过程中的降解情况。
- 在环境样本中的应用潜力：将该 SERS 基底应用于环境样本分析时，能够检测出 PP、PS 和 PE 的化学变化。这表明该基底在实际环境样本中研究纳米塑料老化方面具有巨大潜力，为研究不同类型纳米塑料在自然环境中的老化过程提供了有效手段。
研究结论与讨论
研究人员成功制备出具有良好 SERS 活性、稳定性、均匀性和可重复性的基底。通过调整浓度倍数、洗涤剂浓度和自组装层数优化了基底性能。该基底不仅在检测 PS 纳米塑料时表现出更高的信号强度和信噪比，还能原位表征纳米塑料的老化过程，识别其化学变化。这一研究成果对于深入理解微纳米塑料在环境中的污染和二次污染具有重要意义，为后续研究纳米塑料的环境行为和生态影响提供了关键技术支持和理论依据，有助于推动微纳塑料污染治理领域的发展。
