Spectroscopy and Spectral Analysis, Volume. 40, Issue 10, 3048(2020)
Application of SERS Technology in the Detection of Harmful Chemical Residues in Agricultural Products
Figures & Tables(3)
Table 1. Comparison of common substrates
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基底类型 基本原理 常用制备方法 优点 缺点 溶胶类
基底球状、 立方体、 棒状、 花状、 星状、 爆米花状、 链状、 核壳结构 使用柠檬酸钠、 盐酸羟氨等还原金属化合物, 获得纳米级别的溶胶粒子, 通过控制纳米颗粒的材料、 粒径和形态, 获得所需基底; 可通过将溶胶与被测溶液混合或将溶胶滴在被测物表面的方法进行检测。 种子生长法; 化学氧化/还原法 成本低、 易合成、 SERS性能优异 检测环境对基底影响较大, 胶体粒子易聚集, 易受咖啡环效应的影响, 稳定性和重现性较差。 固体
基底硅片衬底、 玻璃衬底、 石英片基底 在刚性材料衬底上不可逆地沉积具有SERS活性的纳米结构; 通过将待测溶液滴在基底上进行检测。 自组装技术; 纳米压印光刻; 电子束光刻; 纳米球光刻; 电化学沉积 结构稳定, 具有较好的一致性、 重复性 成本较高、 制备较复杂, 不易柔性形变, 难以在非规则表面上直接测试。 柔性
基底柔性器件衬底、 柔性聚合物衬底、 柔性碳材料衬底 以柔性材料为衬底支撑纳米颗粒; 可以通过擦拭、 粘贴或包裹被检对象表面的方法直接捕获农药或原位检测。 斜角沉积法; 自组装技术; 喷墨打印技术; 丝网印刷技术; 物理喷镀法 柔韧性强, 机械耐性强, 适应于复杂样品平面的检测, 有利于实现微创或无损检测; 有利于批量生产 制备复杂, 对衬底材料要求高, 样品采集效率较低。
Table 2. Typical research about SERS used for detection of pesticide
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基底类型 检测基底 被检农药 被检基质 激发光源
波长/nm检出限 参考文献 金 属 溶 胶 球状纳米颗粒 Au NPs colloid 亚胺硫磷 苹果萃取液 780 0.5 μg·g-1 [ 17 ]Ag NPs colloid 毒死蜱 苹果汁 785 10 μg·L-1 [ 18 ]Au NPs colloid 萘夫西林 鸭肉提取液 785 0.2 mg·L-1 [ 19 ]Au NPs colloid 多菌灵 乌龙茶 633 100 μg·kg-1 [ 20 ]立方体纳米颗粒 Ag NCs 氧化乐果 桃子提取物 532 0.01 mg·kg-1 [ 21 ]棒状纳米颗粒 Standing Gold Nanorod Arrays 西维因 橙汁 785 509 ppb [ 22 ]Au NRs 甲基对硫磷 苹果表皮 785 0.11 μg·cm-2 [ 23 ]花状纳米颗粒 SERS based Ag-NF sensor 吡虫啉 绿茶 785 4.55×10-5 μg·mL-1 [ 24 ]snowflake-like Au NPs 亚胺硫磷 苹果表皮 638 0.032 ng·cm-2 [ 25 ]snowflake-like Au NPs 三唑磷 苹果表皮 638 0.031 ng·cm-2 [ 25 ]snowflake-like Au NPs 甲基对硫磷 苹果表皮 638 0.026 ng·cm-2 [ 25 ]星状纳米结构 Au nanostars with fractal structure 福美双 苹果表皮 633 0.24 ng·cm-2 [ 26 ]爆米花状纳米结构 gold nanopopcorns 毒死蜱 梨浆上清液 632.8 0.35 mg·kg-1 [ 27 ]链状纳米结构 worm-like AuAg nanochains 福美双 苹果表皮 633 10-7 mol·L-1 [ 28 ]核壳结构 Au@Ag NPs 噻虫啉 桃子提取物 633 0.1 mg·kg-1 [ 29 ]Au@Ag 亚胺硫磷 苹果汁 633 0.5 mg·L-1 [ 30 ]Ag-TiO2 substrate 恩诺沙星 标准溶液 633 3.94×10-11 mol·L-1 [ 31 ]SiO2@Au core/shell nanoparticles 氟虫腈 鸡蛋内膜 785 10-7 mol·L-1 [ 32 ]固体基底 硅片衬底 Au@Ag Nanodot Array 福美双 苹果萃取液 633 0.013 ppm [ 33 ]Au@Ag Nanodot Array 噻菌灵 苹果萃取液 633 0.18 ppm [ 33 ]玻璃衬底 flat Ag NPs-based SERS active films 福美双 标准溶液 633 10-10 mol·L-1 [ 34 ]柔性活性基底 柔性器件衬底 glass fiber paper modified with AgNPs 孔雀石绿 标准溶液 785 5×10-10 mol·L-1 [ 35 ]hydrophobically modified filter paper-based SERS sensor 福美双 标准溶液 643 0.46 nmol·L-1 [ 36 ]Paper/Fe-TiO2/Ag@SiO2 噻菌灵 苹果表面 633 15 μg·L-1 [ 37 ]Ag NPs(tape) 三唑磷 苹果表皮 785 25 ng·cm-2 [ 38 ]Ag NCs 3D substrate 福美双 标准溶液 532 41.6 nmol·L-1 [ 39 ]Au NPs/UF membrane 噻菌灵 橘皮萃取液 785 0.125 μg·g-1 [ 40 ]柔性聚合物衬底 Ag NRs embedded PDMS SERS substrate 福美双 苹果表皮 514 2.4 ng·cm-2 [ 41 ]Ag NPs/PDMS composites 福美双 橘皮 514 10-5 mol·L-1 [ 42 ]Ag NPs/PDMS composites 结晶紫 鱼皮 514 10-7 mol·L-1 [ 42 ]Au NP-MHS array film 结晶紫 标准溶液 785 10-12 mol·L-1 [ 43 ]Au NP-MHS array film 孔雀石绿 鱼肉提取物 785 10-10 mol·L-1 [ 43 ]G-SERS platform 福美双 苹果表皮 633 1.6 ng·cm-2 [ 44 ]G-SERS platform 甲基对硫磷 苹果表皮 633 25 ng·cm-2 [ 44 ]G-SERS platform 孔雀石绿 苹果表皮 633 0.4 ng·cm-2 [ 44 ]PMMA/Ag NPs/1LG/Ag NPs/1LG SERS substrate 孔雀石绿 鱼皮 532 10-7 mol·L-1 [ 45 ]AuNPs-pseudo-paper films (APPFs) 福美双 苹果表皮 785 1.1 ng·cm-2 [ 46 ]柔性碳材料衬底 graphene wrapped Ag array membrane 孔雀石绿 鱼肉提取物/鱼鳞 532 1.4 nmol·L-1 [ 47 ]PMMA/Ag NPs/1LG 福美双 苹果汁 532 10-6 mol·L-1 [ 48 ]
Table 3. Substrates with excellent performance for the detection of different pesticides
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农药
类别被检农药 被检基质 参考文献 标准溶液 实际样品 基底 LOD 基底 LOD 有 机 磷 农 药 福美双 Au nanostars with fractal
structure[26 ]
flat Ag NPs-based SERS
active films[34 ]10-10 mol·L-1 Au nanostars with fractal
structure[26 ](苹果皮);
worm-like AuAg nanochains[28 ]
(苹果皮)0.24 ng·cm-2 [26, 28, 33-34,
36, 39, 41-42, 44, 46, 48, 56]甲基
对硫磷snowflake-like Au NPs[ 25 ]10-8 mol·L-1
(0.026 3 ng·cm-2)snowflake-like Au NPs[ 25 ]
(苹果表皮)0.026 ng·cm-2 [23, 25, 44] 亚胺
硫磷snowflake-like Au NPs[ 25 ]10-8 mol·L-1
(0.031 7 ng·cm-2)snowflake-like Au NPs[ 25 ]
(苹果表皮)0.032 ng·cm-2 [17, 25, 30] 苯并
咪唑噻菌灵 Au NPs/UF membrane[ 40 ]0.01 mg·L-1 Au NPs colloid[ 17 ]
(苹果萃取液)0.1 μg·g-1 [17, 33, 37, 40, 62] 孔雀
石绿孔雀
石绿glass fiber paper modified
with AgNPs[35 ]5×10-10 mol·L-1 Au NP-MHS array film[ 43 ]
(鱼肉提取物)10-10 mol·L-1 [35, 43-45, 47, 50, 63] 结晶紫 Au NP-MHS array film[ 43 ]10-12 mol·L-1 Ag NPs/PDMS composites[ 42 ]
(鱼皮)10-7 mol·L-1 [28, 42-43, 50, 58-59] 喹诺
酮类恩诺
沙星Ag-based PVDF membrane[ 60 ];
Ag-TiO2 substrate[31 ]1011 mol·L-1;
3.94×10-11 mol·L-1PATP-coated AuNPs multiple
immune-nanoprobe[64 ]
(牛奶提取液)0.695 ng·L-1 [31, 50, 60, 64-66]
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De-hong YANG, Lei-lei ZHANG, Cheng ZHU. Application of SERS Technology in the Detection of Harmful Chemical Residues in Agricultural Products[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2020, 40(10): 3048
Paper Information
Category: Research Articles
Received: Apr. 20, 2020
Accepted: --
Published Online: Jun. 18, 2021
The Author Email: De-hong YANG (ydhzero@163.com)
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