基于CuO@Ag 碗狀陣列可循環(huán)SERS 檢測(cè)黃曲霉毒素

郭盈岑，蒙婷婷，鄧字巍?，褚麗瓊

1. 廣西壯族自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，廣西南寧530200；2. 陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710119

0 引 言

黃曲霉毒素（aflatoxin，AF）是自然界常見(jiàn)的一類真菌毒素，是由黃曲霉和寄生曲霉等真菌產(chǎn)生的一類有毒次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于糧食作物以及食品加工產(chǎn)品中［1，2］。黃曲霉毒素是目前人類發(fā)現(xiàn)的毒性極強(qiáng)的真菌毒素，對(duì)人類和動(dòng)物的健康有極大的危害。其危害主要表現(xiàn)在抑制生長(zhǎng)和降低免疫力，可導(dǎo)致組織器官發(fā)生癌變或畸形［3，4］。目前，在天然污染的食品中以黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）污染最為常見(jiàn)，其毒性是砒霜的68 倍，是氰化鉀的10 倍，是黃曲霉毒素中最強(qiáng)的，已被世界衛(wèi)生組織（WHO）的癌癥研究機(jī)構(gòu)劃定為Ⅰ類致癌物［5］。因此，發(fā)展高效、靈敏、準(zhǔn)確測(cè)定AFB1的方法對(duì)食品安全保障尤為重要。

目前，國(guó)內(nèi)外用于檢測(cè)AFB1的方法主要有薄層分析法、高效液相色譜法、高效液相色譜-質(zhì)譜法、酶聯(lián)免疫法等。但這些方法存在一些不足，如薄層分析法樣品處理繁瑣，實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，所需時(shí)間長(zhǎng)，易受雜質(zhì)干擾，且難以進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析［6，7］；高效液相色譜-質(zhì)譜法靈敏度較高，但試劑和儀器較昂貴，對(duì)操作人員的技術(shù)要求較高［6，7］；酶聯(lián)免疫法靈敏、簡(jiǎn)便、快速、特異性強(qiáng)，對(duì)樣品中毒素的凈化純度要求不高，能同時(shí)對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行定性或定量檢測(cè)，適于毒素的批量檢測(cè)，但檢測(cè)結(jié)果的重現(xiàn)性差、酶穩(wěn)定性差、試劑壽命短，而且由于存在交叉反應(yīng)而易造成假陽(yáng)性結(jié)果，干擾檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性［8，9］。

表面增強(qiáng)拉曼光譜（surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）是一種指紋光譜技術(shù)，具有高探測(cè)靈敏度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，且水干擾小、穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)痕量無(wú)損檢測(cè)，在食品安全檢測(cè)方面應(yīng)用廣泛［10～12］。本文利用氣-液界面自組裝技術(shù)以及限域生長(zhǎng)方法，在商業(yè)銅箔表面形成CuO 碗狀陣列，并借助物理濺射過(guò)程，構(gòu)筑CuO@Ag 碗狀陣列結(jié)構(gòu)。將CuO@Ag 碗狀陣列作為可循環(huán)活性基底，借助SERS 技術(shù)對(duì)AFB1進(jìn)行檢測(cè)，希望為食品中痕量AFB1的檢測(cè)提供一種經(jīng)濟(jì)、高效的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

試劑：?jiǎn)畏稚⒕郾揭蚁┪⑶颍≒S，平均粒徑1.12 μm，蘇州納微科技有限公司）、黃曲霉毒素B1（AFB1，Sigma-Aldrich 公司），銅箔（0.1 mm 厚度，蘇州福田金屬有限公司）使用前用丙酮/乙醇/超純水體積比1∶1∶1 的混合溶劑超聲清洗，次氯酸鈉（NaClO）、氫氧化鈉（NaOH）、無(wú)水乙醇（EtOH）和丙酮（國(guó)藥集團(tuán)），實(shí)驗(yàn)用水為超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）。

儀器：EM SCD005 型離子濺射儀（樣品室106 mm，Leica 顯微系統(tǒng)）；SU8020 型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM，日立高新技術(shù)公司）；EMAX evolution X-Max 80 型X 射 線 能 譜 儀（EDX，HORIBA 公司）；DX-2700 型X 射線衍射儀（XRD，丹東浩元儀器有限公司）；ESCALAB?Xi+型X 射線光電子能譜儀（XPS，賽默飛世爾科技有限公司）；in Via Reflex 型顯微共聚焦激光拉曼光譜儀（Raman，掃描范圍100～4 000 cm-1，光譜分辨率≤1 cm-1，雷尼紹公司）。

1.2 CuO@Ag 碗狀陣列基底的制備

本工作通過(guò)界面自組裝技術(shù)以及限域生長(zhǎng)方法，在銅箔表面構(gòu)筑CuO@Ag 碗狀陣列基底材料，具體制備過(guò)程如圖1 所示。首先，將單分散聚苯乙烯微球（PS microspheres）通過(guò)氣-液界面自組裝（self-assembly）在水液面上形成二維有序PS 膠體晶。隨后，將二維有序PS 膠體晶轉(zhuǎn)移至清潔處理后的銅箔（Cu foil）表面，再經(jīng)過(guò)60 ℃熱處理30 min，使PS 膠體晶牢固結(jié)合在銅箔表面。

圖1 CuO@Ag 碗狀陣列基底制備過(guò)程示意圖Fig.1 Schematic diagram for preparation process of CuO@Ag microbowl array substrate

將上述銅箔浸入到50 mL NaOH（0.5 mol/L）/NaClO（20%）混合溶液中進(jìn)行氧化反應(yīng)。由于NaClO 氧化劑分子與銅箔之間的氧化反應(yīng)主要在相鄰PS 膠體微球的限域空間中進(jìn)行，故CuO 納米線只能限域生長(zhǎng)在PS 膠體微球相鄰區(qū)域。反應(yīng)30 min 后，取出氧化后的基底材料，用超純水沖洗3 遍，干燥，再放入50 mL CHCl3中靜 置50 min，待PS 膠體微球被完全溶解后取出，洗滌，干燥，在銅箔表面獲得結(jié)構(gòu)有序的CuO 碗狀陣列。借助離子濺射儀通過(guò)Ag 靶物理濺射60 s，在CuO 碗狀陣列結(jié)構(gòu)表面形成了一層Ag 納米顆粒薄膜，獲得有序排列的CuO@Ag 碗狀陣列結(jié)構(gòu)，室溫儲(chǔ)存。

1.3 SERS 檢測(cè)黃曲霉毒素

將CuO@Ag 碗狀陣列作為SERS 活性基底，對(duì)AFB1進(jìn)行SERS 檢測(cè)。配制不同濃度（1×10-4～1×10-14mol/L）的AFB1乙醇溶液，分別取3 mL，將尺寸相同的CuO@Ag 碗狀陣列基底浸漬其中，10 min 后取出，干燥，進(jìn)行SERS 檢測(cè)（激發(fā)光源波長(zhǎng)為532 nm，光源強(qiáng)度為1 mW，數(shù)據(jù)采集時(shí)間10 s，樣品的干燥和測(cè)試過(guò)程均在暗室內(nèi)進(jìn)行）。每個(gè)樣品隨機(jī)選擇10 個(gè)不同的點(diǎn)進(jìn)行SERS 信號(hào)采集。

進(jìn)一步研究了CuO@Ag 碗狀陣列結(jié)構(gòu)對(duì)AFB1分子的光催化降解性能以及可循環(huán)SERS 檢測(cè)性能。取1×10-8mol/L AFB1乙 醇 溶 液3 mL，將CuO@Ag 碗狀陣列基底浸漬其中，10 min 后取出，干燥，進(jìn)行SERS 檢測(cè)。檢測(cè)完成后，將負(fù)載AFB1分子的CuO@Ag 碗狀陣列基底在氙燈可見(jiàn)光（390～780 nm）照下催化降解，30 min 后降解完全，再將CuO@Ag 碗狀陣列基底用超純水洗滌，干燥，用于AFB1分子的多次循環(huán)SERS 檢測(cè)。

1.4 樣品表征

采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）表征CuO 以及CuO@Ag 碗狀陣列基底的表面形貌及結(jié)構(gòu)；采 用X 射 線 能 譜 儀（EDX）表 征CuO 以 及CuO@Ag 碗狀陣列的組成元素種類及含量；采用X射線光電子能譜（XPS）分析CuO 以及CuO@Ag 碗狀陣列的表面化學(xué)成分；采用X 射線衍射儀（XRD）表征CuO 以及CuO@Ag 碗狀陣列的成分以及晶體結(jié)構(gòu)；采用顯微共聚焦激光拉曼光譜儀表征CuO@Ag 碗狀陣列對(duì)AFB1的SERS 檢測(cè)信號(hào)峰。

2 結(jié)果與討論

2.1 二維有序PS 膠體晶的表征

單分散PS 微球通常采用自組裝方法形成二維有序膠體晶，用作模板或模具構(gòu)筑功能有序性陣列結(jié)構(gòu)材料，被廣泛應(yīng)用于催化、傳感、光電器件以及檢測(cè)分析等領(lǐng)域。本研究選用單分散PS 微球（平均粒徑約1.12 μm）為膠體模板，采用氣-液界面自組裝方法在水液面上形成二維有序PS 膠體晶，并通過(guò)模板轉(zhuǎn)移技術(shù)，將其轉(zhuǎn)移至銅箔表面，其微觀形貌的SEM 照片如圖2（a）（b）所示。可以看到，PS微球在銅箔表面呈緊密的單層排列，形成了六方緊密堆積的單層膠體晶（monolayer colloidal crystal，MCC），且相鄰的PS 微球排列存在明顯的空間間隙。PS 膠體晶的EDX 譜圖（圖2（c））中觀察到較強(qiáng)的C 和Cu 峰，其中C 主要來(lái)源 于PS 微球，Cu 來(lái)源于銅箔基底，同時(shí)，其XPS 譜圖中也出現(xiàn)了Cu 2p、C 1s、O 1s 特征峰（圖2（d））。因此，可以證明PS 微球已在銅箔表面組裝形成二維有序膠體晶。

圖2 銅箔表面二維有序PS 膠體晶的SEM 圖(a)(b)、EDX譜圖（c）和XPS 全譜圖（d）Fig.2 Two-dimensional ordered PS colloidal crystals on the surface of Cu foil:SEM images (a)(b), EDX spectra (c)and XPS spectra (d)

2.2 CuO 碗狀陣列基底的表征

將上述負(fù)載二維有序PS 膠體晶的銅箔浸入到NaOH/NaClO 的混合溶液中，NaClO 分子與銅箔之間的氧化反應(yīng)主要發(fā)生在相鄰PS 微球的限域空間中，最終導(dǎo)致生成的CuO 納米線在PS 微球相鄰區(qū)域內(nèi)限域生長(zhǎng)。當(dāng)選用CHCl3溶解移除PS 微球模板后，最終在銅箔表面留下結(jié)構(gòu)有序且連續(xù)的CuO碗狀陣列，如圖3（a）所示。從高倍的SEM 圖（圖3（b））可以看出，每個(gè)碗狀結(jié)構(gòu)主要是由限域空間中形成的CuO 納米線相互編織堆積而成，每個(gè)碗狀結(jié)構(gòu)的直徑約為1.2 μm，并排列形成連續(xù)的陣列結(jié)構(gòu)。CuO 碗狀陣列的表面化學(xué)成分通過(guò)EDX 表征分析。圖3（c）中可以觀察到較強(qiáng)的Cu 和O 的信號(hào)峰以及較弱的C 信號(hào)峰。其中，Cu 元素信號(hào)峰主要來(lái)源于銅箔基底以及CuO 納米線，O 主要來(lái)源于樣品中的CuO 納米線，C 元素則可能是由于空氣中含碳物質(zhì)的吸附或微量PS 微球的殘留所造成。元素Mapping 表征結(jié)果（圖3（d））顯示，具有特征性的Cu和O 元素均勻地分布在CuO 碗狀陣列上。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，銅箔表面已形成了均勻的CuO 碗狀陣列結(jié)構(gòu)。

為了進(jìn)一步了解CuO 碗狀陣列的晶型結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行XRD 測(cè)試分析，如圖3（e）所示。經(jīng)分析，位于43.3°、50.4°和74.1°處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)于銅箔基底的（111）、（200）和（220）晶面［13］，而位于35.5°（002）和38.7°（111）處的特征衍射峰與CuO（JCPDS 80-1917）吻合［13］，也證實(shí)了CuO 碗狀陣列在銅箔表面成功生成。CuO 碗狀陣列的表面化學(xué)成分以及電子結(jié)構(gòu)的研究分析則通過(guò)XPS 獲得，結(jié)果如圖3（f）、（g）和（h）所示。圖3（f）為XPS 全譜，可以清楚地觀察到CuO 碗狀陣列表面Cu，O 和C 元素的信號(hào)。圖3（g）中顯示了分峰的Cu 2p 譜圖，其中，位于933.6 eV 和953.6 eV 處的兩個(gè)主要峰歸屬于Cu2+，也證實(shí)了銅箔基底上CuO 的存在。此外，O 1s 的XPS 譜圖（圖3（h））中，530.1 eV 和531.9 eV 兩處的峰分別歸屬于銅箔表面生成的CuO 和羥基基團(tuán)（hydroxide），也可以證實(shí)CuO 的存在。

圖3 CuO 碗狀陣列的SEM 圖（a）（b）、EDX 譜圖(c)、元素mapping 圖（d）、XRD 譜圖（e）、XPS 全譜圖（f）、Cu 2p 的XPS 譜圖（g）和O 1s 的XPS 譜圖（h）Fig.3 CuO microbowl array:SEM images (a)(b), EDX spectra (c), Elemental mapping (d),XRD patterns (e), XPS spectra (f), Cu 2p XPS spectra (g)and O 1s XPS spectra (h)

2.3 CuO@Ag 碗狀陣列基底的表征

通過(guò)物理濺射法，可以在CuO 碗狀陣列表面沉積上一層Ag 納米顆粒薄膜，最終獲得CuO@Ag 碗狀陣列結(jié)構(gòu)。

如圖4（a）（b）所示，CuO@Ag 樣品保留了CuO碗狀陣列結(jié)構(gòu)，其表面未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)構(gòu)變化。圖4（c）的EDX 能譜顯示，樣品表面有Ag 元素存在，且相 應(yīng)的XRD 譜 圖（圖4（d））也顯 示，位于38.3°（111），44.5°（200），64.7°（220）和82.0°（222）處 的特征衍射峰與Ag（PDF 87-0719）的標(biāo)準(zhǔn)衍射峰完全吻合［14］，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證實(shí)了在CuO 碗狀陣列表面成功沉積了單質(zhì)Ag。通過(guò)CuO@Ag 碗狀陣列的元素mapping 圖（圖4（e）），也觀察到Ag 單質(zhì)均勻地分布在CuO 碗狀陣列表面。圖4（f）為XPS 全譜，可以清楚地觀察到CuO@Ag 碗狀陣列表面出現(xiàn)C 1s，O 1s，Cu 2p，Ag 3d 以 及Ag 3p（Ag 3p5/2，Ag 3p3/2）特征峰。圖4（g）顯示分峰的Ag 3d 譜圖，位于373.5 eV（Ag 3d3/2）和367.5 eV（Ag 3d5/2）處的兩個(gè)主要峰相差6.0 eV，也表明樣品表面沉積了Ag 單質(zhì)。Cu 2p 譜圖（圖4（h））以及O 1s XPS 譜圖（圖4（i））的存在，也進(jìn)一步說(shuō)明CuO 碗狀陣列基底的存在。 此外，通過(guò)高倍的SEM 觀察單個(gè)CuO@Ag 碗狀陣列結(jié)構(gòu)（圖5），可以清楚地觀察到Ag 納米顆粒緊密地沉積在CuO 碗狀陣列基底中形成致密的Ag 納米薄膜，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，Ag 納米顆粒的平均粒徑約為27.5 nm。

圖4 CuO@Ag 碗狀陣列的SEM 圖（a）(b)、EDX 譜圖（c）、XRD 譜圖（d）、元素mapping 圖（e）、XPS 全譜圖（f）、Ag 3d 的XPS 譜圖（g）、Cu 2p 的XPS 譜圖（h）、O 1s 的XPS 譜圖(i)Fig.4 CuO@Ag microbowl array：SEM images (a)(b);EDX spectra (c);XRD patterns (d);Elemental mapping (e);XPS spectra(f);Ag 3d XPS spectra (g);Cu 2p XPS spectra (h);O 1s XPS spectra (i)

圖5 CuO@Ag 碗狀陣列的高倍SEM 圖（a）, CuO@Ag 碗狀陣列表面Ag 納米顆粒的粒徑統(tǒng)計(jì)分布（b）Fig.5 CuO@Ag microbowl array:High-resolution SEM image(a), the size distribution of Ag nanoparticles on CuO@Ag microbowl array (b)

2.4 CuO@Ag 碗狀陣列基底SERS 檢測(cè)黃曲霉毒素

貴金屬（如Au、Ag、Cu）納米結(jié)構(gòu)由于其表面等離子體共振效應(yīng)能產(chǎn)生大量SERS 活性“熱點(diǎn)”，故作為SERS 基底材料時(shí)表現(xiàn)出高活性。但這些金屬納米粒子的無(wú)規(guī)聚集以及活性“熱點(diǎn)”的無(wú)序分布，會(huì)導(dǎo)致貴金屬納米結(jié)構(gòu)基底材料的SERS 檢測(cè)信號(hào)重 現(xiàn) 性 差［15，16］。相 對(duì) 于 貴 金 屬 納 米 結(jié) 構(gòu) 基 底，CuO@Ag 碗狀陣列基底表面具有周期性有序等離子體共振結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生眾多均勻分布的SERS 檢測(cè)活性“熱點(diǎn)”，對(duì)吸附在表面的目標(biāo)分子表現(xiàn)出高靈敏度的SERS 檢測(cè)活性以及優(yōu)異的SERS 信號(hào)重現(xiàn)性［17，18］。而且，借助CuO 自身的可見(jiàn)光催化降解性能［19］，可以對(duì)SERS 檢測(cè)后殘留在基底表面的目標(biāo)分子實(shí)施可見(jiàn)光降解，實(shí)現(xiàn)CuO@Ag 碗狀陣列基底表面的自清潔，循環(huán)用于目標(biāo)分子的SERS 檢測(cè)。CuO@Ag 碗狀陣列基底可循環(huán)SERS 檢測(cè)黃曲霉毒素的示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 CuO@Ag 碗狀陣列活性基底可循環(huán)SERS 檢測(cè)目標(biāo)分子的示意圖Fig.6 Schematic illustration of CuO@Ag microbowl array as SERS-active substrate for recyclable SERS detection of target molecules

本研究選用AFB1為目標(biāo)分子，考察了CuO@Ag 碗狀陣列作為SERS 活性基底進(jìn)行可循環(huán)檢測(cè)AFB1的性能。如圖7（a）所示，在AFB1的拉曼光譜中，995 cm-1（β（C—O），ν（C—C）），1 187 cm-1（γ（C—H）（ring）），1 356 cm-1（δCH3），1 440 cm-1（β（C—H）（CH3），β（C—H）（ring）），1 592 cm-1（ν（C—C）和ν（C—C—C））處均觀察到明顯的AFB1特 征 拉 曼 信 號(hào) 峰［20，21］。以 不 同 濃 度（1×10-4～1×10-14mol/L）的AFB1作 為 目 標(biāo) 分 子 對(duì)CuO@Ag 碗狀陣列基底的SERS 檢測(cè)靈敏性進(jìn)行了評(píng)估。SERS 測(cè)試結(jié)果表明：隨AFB1濃度減小，其拉曼峰強(qiáng)度明顯降低，當(dāng)AFB1濃度低至1×10-14mol/L 時(shí)，仍然可以收集到明顯的AFB1拉曼信號(hào)峰，說(shuō)明CuO@Ag 碗狀陣列基底對(duì)AFB1具有優(yōu)異的拉曼檢測(cè)性能。選擇1 592 cm-1處拉曼信號(hào)峰的強(qiáng)度與AFB1濃度的變化進(jìn)行線性擬合作圖，從圖7（b）中可以看出，拉曼特征峰信號(hào)強(qiáng)度與AFB1的對(duì)數(shù)濃度之間存在良好的線性關(guān)系，在1×10-4～1×10-14mol/L 范圍內(nèi)，滿足回歸方程I=2.84 lg［c/（mol/L）］+40.285，判定系數(shù)R2=0.900 0。通過(guò)計(jì)算可知，CuO@Ag 碗狀陣列基底SERS 檢測(cè)AFB1分子的檢出限為6.5×10-15mol/L。

選用濃度1×10-8mol/L 的AFB1為目標(biāo)分子，考察了CuO@Ag 碗狀陣列基底對(duì)AFB1分子SERS檢測(cè)信號(hào)的均一性及重現(xiàn)性。在SERS 基底表面隨機(jī)選取20 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（在相同條件下制備4 個(gè)樣品，每個(gè)樣品上隨機(jī)選取5 個(gè)點(diǎn)）采集拉曼信號(hào)，測(cè)試結(jié)果（圖7（c））表明，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的拉曼信號(hào)峰及峰強(qiáng)度均未出現(xiàn)明顯的差異。對(duì)每個(gè)SERS 譜圖中1 592 cm-1處峰強(qiáng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果（圖7（d））顯示，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為8.1%，檢測(cè)信號(hào)峰強(qiáng)度波動(dòng)較小。上述結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明CuO@Ag 碗狀陣列作為SERS 基底保持了良好的結(jié)構(gòu)完整性和成分均一性，對(duì)目標(biāo)分子的SERS 檢測(cè)信號(hào)具有較好的均一性和重現(xiàn)性。

圖7 (a)CuO@Ag 碗狀陣列基底對(duì)不同濃度AFB1溶液的SERS 譜圖；(b)AFB1在1 592 cm-1處拉曼信號(hào)峰強(qiáng)度與其對(duì)數(shù)濃度lgc 的函數(shù)關(guān)系及其線性擬合（紅線）；(c)CuO@Ag 碗狀陣列基底表面隨機(jī)選取20 個(gè)測(cè)試點(diǎn)對(duì)AFB1分子（1.0×10-8 mol/L）檢測(cè)的SERS 譜圖；（d）對(duì)（c）圖中1 592 cm-1處拉曼信號(hào)峰強(qiáng)度分布Fig.7 (a)SERS spectra of AFB1 molecules with different concentrations adsorbed on the CuO@Ag microbowl array substrate；(b)the relationship plots of the Raman intensity (I)at 1 592 cm-1 as a function of logarithmic concentration (lgc)of AFB1 and their linear fits(Red line);(c)20 points randomly selected SERS spectra from the SERS detection of AFB1 molecules(1.0×10-8 mol/L)on CuO@Ag microbowl array substrate；(d)intensity distribution of characteristic Raman pattern at 1 592 cm-1 from (c)

2.5 CuO@Ag 碗狀陣列基底的可循環(huán)使用性能

首先考察了CuO@Ag 碗狀陣列基底的光催化活性。如圖8（a）所示，當(dāng)初始濃度為1×10-8mol/L的AFB1吸附到CuO@Ag 碗狀陣列基底表面，能夠呈現(xiàn)出明顯的SERS 特征峰；隨著持續(xù)的可見(jiàn)光光照，AFB1分子逐漸被分解，其特征峰強(qiáng)度持續(xù)降低；當(dāng)可見(jiàn)光光照30 min 后，拉曼光譜幾乎無(wú)法檢測(cè)到AFB1分子的存在，其特征峰強(qiáng)度幾乎為零。上述結(jié)果表明，CuO@Ag 碗狀陣列基底具有較高的光催化降解活性，能夠有效實(shí)現(xiàn)基材表面的自清潔，與文獻(xiàn)［19，22］結(jié)論一致。CuO@Ag 碗狀陣列基底具有光催化降解活性主要是由于在可見(jiàn)光光照條件下，CuO 表面被激發(fā)產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，可以進(jìn)一步與環(huán)境中的O2和H2O 分子發(fā)生反應(yīng)生成高活性物質(zhì)，如超氧陰離子自由基（O2?-）和羥基自由基（·OH）［19］，從而光催化降解吸附在其表面的AFB1分子，實(shí)現(xiàn)自清潔。 利用這種自清潔效應(yīng)，CuO@Ag 碗狀陣列基底可以實(shí)現(xiàn)可循環(huán)SERS 檢測(cè)目標(biāo)分子。其次考察了CuO@Ag 碗狀陣列基底的可循環(huán)使用性能。 如 圖8（b）（c）所示，將CuO@Ag 碗狀陣列基底對(duì)AFB1（1×10-8mol/L）進(jìn)行5 次循環(huán)SERS 檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)隨著檢測(cè)次數(shù)的增加，AFB1分子的拉曼特征峰強(qiáng)度略有下降，第5 次SERS 檢測(cè)時(shí)特征峰強(qiáng)度相比于第1 次下降了約20%。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CuO@Ag 碗狀陣列基底不僅具有自清潔性能，還具有可循環(huán)SERS 檢測(cè)性能，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分子可循環(huán)SERS 檢測(cè)。

圖8 (a)CuO@Ag 碗狀陣列基底在可見(jiàn)光照射下光催化降解AFB1(1×10-8 mol/L)所對(duì)應(yīng)的SERS 譜圖；(b)可見(jiàn)光照射前（黑線）后（紅線）AFB1的SERS 譜圖；(c)5 次循環(huán)SERS 檢測(cè)AFB1在1 592 cm-1處拉曼信號(hào)峰強(qiáng)度變化Fig.8 (a)SERS spectra of AFB1 molecules(1×10-8 mol/L)on the CuO@Ag microbowl array substrate under visible light irradiation;(b)SERS spectra of AFB1 molecules before(black lines)and after(red lines)visible light irradiation;(c)the corresponding average Raman intensity at 1 592 cm-1 after five SERS detection cycles of AFB1

3 結(jié) 語(yǔ)

本文以CuO@Ag 碗狀陣列為SERS 活性基底，建立了可循環(huán)SERS 檢測(cè)黃曲霉毒素的新方法。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，CuO@Ag 碗狀陣列基底能夠?qū)FB1實(shí)現(xiàn)快速、靈敏、準(zhǔn)確地檢測(cè)分析。SERS 信號(hào)強(qiáng)度與AFB1的對(duì)數(shù)濃度在1×10-4～1×10-14mol/L 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系（線性方程I=2.84 lg［c/（mol/L）］+40.285），判定系數(shù)R2=0.900 0，檢出限為6.5×10-15mol/L。而且，該CuO@Ag 碗狀陣列SERS 基底具有自清潔能力，能夠?qū)ξ皆谄浔砻娴腁FB1分子進(jìn)行光催化降解，實(shí)現(xiàn)可循環(huán)SERS檢測(cè)。這種可循環(huán)SERS 檢測(cè)方法快速、靈敏，還可以節(jié)約檢測(cè)成本，可望用于食品中痕量黃曲霉毒素的分析。