银掺杂普鲁士蓝自校准SERS平台的构建及其在有机污染物检测与降解中的双重应用

针对柔性表面增强拉曼光谱(SERS)基底重现性差和一次性使用导致的资源浪费问题，研究人员开发了基于银掺杂普鲁士蓝(PB)的棉纤维基底(Cotton/PB-Ag)。该基底通过PB内标(IS)实现信号校准（RSD从15.17%降至3.33%），并利用Ag NPs增强的光芬顿催化实现自清洁（R6G降解率99%），为环境监测提供了高精度、可循环的SERS检测方案。

　　

有机染料、兽药和农药等污染物通过食物链威胁人类健康，但现有检测技术难以兼顾高灵敏度与可重复性。表面增强拉曼光谱(SERS)虽能实现单分子检测，但柔性基底存在信号波动大（RSD>15%）、一次性使用等问题。更棘手的是，传统方法无法同步实现污染物检测与降解。这一矛盾促使研究者探索兼具自校准和自清洁功能的SERS平台。

中国医科大学等机构的研究团队创新性地将普鲁士蓝(PB)的拉曼内标特性与银纳米颗粒(Ag NPs)的SERS增强效应结合，开发出Cotton/PB-Ag柔性基底。该材料通过Ag⁺
/Fe³⁺
离子交换原位生成Ag NPs，不仅将CV检测限降至4.6×10^?11
M，还通过光芬顿反应实现120分钟内99%的R6G降解。相关成果发表于《Journal of Colloid and Interface Science》。

关键技术方法

1. 水热法合成PB功能化棉纤维(Cotton/PB)
2. Ag⁺
   离子交换与原位还原构建Ag NPs/PB异质结构
3. 有限时域差分(FDTD)模拟电磁场增强效应
4. 以2135 cm^?1
   氰基峰为内标进行信号校准
5. 可见光驱动光芬顿降解实验

研究结果
结构表征
扫描电镜显示Ag NPs密集生长于PB表面，形成纳米级"热点"。X射线光电子能谱证实Fe³⁺
成功被Ag⁺
取代，电子转移使PB带隙缩窄1.2 eV。

SERS性能
• 检测限：R6G达9.2×10^?12
M（比传统基底低2个数量级）
• 重现性：IS校准使批次间RSD从15.17%降至3.33%
• 抗干扰：在河水样本中MG回收率>95%

光芬顿活性
Ag NPs的局域表面等离子体共振(LSPR)效应使Cotton/PB-Ag的速率常数达0.025 min^?1
，是纯PB基底的2.1倍。质谱分析揭示R6G通过N-脱乙基化路径降解。

循环稳定性
7次循环后SERS信号RSD仅2.45%，降解效率保持>90%。PB骨架中的Fe²⁺
/Fe³⁺
循环有效抑制Ag NPs氧化失活。

结论与意义
该研究首创了"检测-校准-降解"三位一体的SERS平台：PB的氰基峰（2135 cm^?1
）作为内标克服了柔性基底信号漂移难题；Ag NPs与PB的协同作用实现了LSPR增强与催化活性提升的双重效应。实际应用中，该基底对水产样本的MG检测回收率达92.3-106.8%，验证了其在复杂环境中的适用性。这种将贵金属纳米材料与配位化合物智能整合的策略，为发展可持续环境监测技术提供了新范式。