[发明专利]一种Au/ND/C3

说明书

本发明提供了一种Au/ND/Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合材料及其制备方法和应用，涉及水生环境污染物检测技术领域。具体包括：首先借助Z204镍触媒催化剂通过一步法制备具有多孔结构的ND/Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;杂化物，再利用柠檬酸钠去还原氯金酸和十六烷基三甲溴化铵的混合物以负载异面体金纳米粒子，即可制备得到Au/ND/Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合材料。本发明制备工艺操作简单，仅两步制成，所用设备均为现有技术中常规设备，反应过程能耗低，生产过程易于控制。制备出来的复合材料具有SERS检测灵敏度高，信号重现性高，环境稳定性好，自清洁能力强的优点，尤其适合对水体中抗生素进行超痕量检测。

技术领域

本发明属于水生环境污染物检测技术领域，具体涉及一种Au/ND/C₃N₄复合材料及其制备方法，本发明还提供了将制备得到的Au/ND/C₃N₄复合材料应用于水体抗生素残留超痕量检测的用途。

背景技术

抗生素的过度使用及代谢延迟导致其在水环境中产生不可避免的残留，形成难治性污染源。在2000年至2015年间，慎用类抗生素的全球人均消费量增幅高达90.9％，而可用类抗生素增幅高达26.2％。作为一种新兴的污染物类别，抗生素在水环境中的残留会促进多药耐药(MDR)微生物、抗生素抗性基因(ARG)和抗生素抗性细菌(ARB)的产生。抗生素残留滋生的细菌可能偷偷地进入人体并造成危及生命的感染；有研究显示，到2050年可能每年有1000万人死于抗生素的耐药性。因此，高灵敏检测废水中的抗生素的残留对于预防环境污染和控制传染性病毒的产生日趋重要。

表面增强拉曼散射(SERS)得益于其超灵敏特性和无标签检测为超痕量分子分析领域带来曙光。待测分子拉曼信号的增强主要归因于入射光与SERS基底相互作用后产生了电磁场局部放大；电磁增强和化学增强是当前公认的两种Raman增强机制。基于这两种机制开发高性能SERS基底在促进SERS应用中扮演重要角色。

利用半导体负载贵金属纳米粒子可通过电磁增强和化学增强机制实现良好的SERS性能。一方面，贵金属纳米粒子通过强离子体激元共振耦合效应为Raman信号提供长程电磁增强；另一方面，半导体的与贵金属纳米粒子形成的异质结构能够促进电荷转移来诱导待测分子极化，为Raman信号提供短程电化学增强。

然而，此类基底的灵敏度和重现性有待进一步提升以适应超痕量抗生素残留的检测需求。另外，基底的可循环利用性对水体抗生素残留超痕量检测的成本产生重要影响，如何制备出一种兼具高灵敏度、高重现性和自清洁可循环利用特性的SERS基底是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Au/ND/C₃N₄复合材料，首先，借助Z204镍触媒催化剂通过一步法制备具有多孔结构的ND/C₃N₄杂化物，然后，利用柠檬酸钠去还原氯金酸和十六烷基三甲溴化铵的混合物以负载异面体金纳米粒子，即可制备得到Au/ND/C₃N₄复合材料。

制备得到的Au/ND/C₃N₄复合材料具有SERS检测灵敏度高，信号重现性高，环境稳定性好，自清洁能力强的优点，尤其适合对水体中抗生素进行超痕量检测。具体而言，对于结晶紫溶液的检测限水平可达10^-14M，对于四环素溶液的检测限水平可达10^-12M；而且，对于10^-4M的结晶紫溶液，常温空气环境储存30天后，SERS基底的信号保有率为84.8％；另外，每完成一次SERS检测和一次自清洁程序记为一次处理，循环执行三次处理后，基底对于结晶紫分子在1174cm^-1处SERS强度的保留率为92.1％；对于四环素分子在1617cm^-1处SERS强度的保留率为81.1％。