利用拉曼光譜檢測污水意義

① 納米二氧化鈦如何應用到飲用水處理上

隨著新污染源的出現，水質檢驗面臨許多新的挑戰，比如污染物的低濃度、高復雜性等． 如何開發低成本、快速的檢測方法，是當下水質檢測研究的熱點． 而對於診斷消毒、生物膜控制，微生物快速檢測是一個主要的研究熱點，而這一切都需要開發先進感測器來提供高效、及時響應和靶向治療．納米材料和識別試劑的有效集成( 抗體、適配子、碳水化合物和抗菌蛋白等) 能夠對微生物檢測具有快速、靈敏和高選擇性． 納米材料利用它們獨特的電化學、光學和磁學性質，能夠提高感測響應的靈敏性和響應速度，實現多通道靶向檢測． 磁性納米粒子和碳納米管可用來做樣品濃縮和純化，提高檢測響應速度． 量子點( Quantum dots，QDs) 、染料摻雜的納米粒子、貴金屬納米粒子和磁性納米粒子已經被廣泛應用於感測研究． 量子點有寬的吸收譜和穩定的、窄的熒光發射譜，這種發射譜隨著納米粒子的大小和化學組成而發生改變． 在同一個激發光源下，可以利用多通道實現目標分子的檢測． 對於染料摻雜硅和聚合物納米粒子，由於大量染料分子被限制到單個納米粒子上，所以表現出較高的熒光強度． 貴金屬納米粒子( 納米金、納米銀等) 利用共振表面等離子基元藉助光響應可以檢測出病原體． 這主要是利用納米粒子團聚的變化或折射因子的改變． 貴金屬納米粒子還能夠增強表面拉曼光譜． 增強因子能夠達到1014，所以常常能用於單分子檢測． 碳納米管是另一種優良的電極材料和場效應晶體管． 將碳納米管包裹在普通電極上( 任意、垂直) 或形成納米陣列電極，這樣就提高了分析物與檢測器的相互作用、縮短電子轉移距離，從而提高檢測性能．
傳統的消毒劑( 氯氣、臭氧等) 很大程度上會造成對水質的二次污染，從而危害公眾的飲水健康． 因此需要通過技術創新來形成沒有副作用、或副作用較小的消毒劑． 納米銀、納米氧化鋅、納米二氧化鈦、納米氧化鈰、碳納米管和富勒烯等納米材料具有較強的抗菌性． 所以這些納米粒子或通過釋放自身有毒的金屬離子( 納米銀、納米氧化鋅) ，或直接接觸細胞膜( 碳納米管、碳60、納米氧化鈰) ，或形成反應活性氧( 納米二氧化鈦、富勒醇、氨代富勒烯)，實現對微生物生長的鈍化． 在此過程中會形成極少量有毒的副產品． 納米銀經常作為一種point-of-use( POU) 的水處理材料． 因為它表現出強的、寬譜和低毒的抗菌活性． 納米銀的這種抗菌活性主要通過Ag + 的釋放，釋放出的Ag + 能夠與蛋白中的巰基( － SH) 和DNA 中的磷具有很好的鍵合作用，從而起到抑制微生物生長的作用．碳納米管的纖維結構、抗菌活性和導電性能夠應用到抗菌膜中． 碳納米管和其他碳納米材料的抗菌作用主要涉及到細胞膜的紊亂和電子結構的氧化扭曲． 短、分散和小直徑的金屬化碳納米管毒性更大． 碳納米管過濾膜也藉助電化學過程，在小伏間歇性電壓的作用下，通過氧化可以機械捕獲病毒． 在電泳過程中，致使病毒朝碳納米管移動．另一種納米材料水處理方法是利用太陽光，通過光催化來降解有機污染物和失活病毒． 目前研究的焦點主要集中在增強納米材料的量子產率、光催化循環次數和設計優化光反應中心． 然而，目前研究結果做到通過靶向吸附來高選擇性催化． 提高其催化的選擇性，主要依賴於表面化學裁剪光催化設計．