双频超声协同压电催化增强SERS检测超痕量百菌清的新策略及其机制研究

　　本文开发了一种基于双频超声（28/80 kHz）驱动的压电-摩擦电协同增强纳米催化体系，通过合成SiO2@PE和PTFE@PE两种分子印迹聚合物探针，实现了对超痕量百菌清（CTN）的高灵敏、高选择性SERS检测，检测限达5 pmol/L，为环境污染物分析提供了创新性方法。

　　

Section snippets

Preparation of PTFE/SiO?@PE

在洁净烧杯中将10 mL水、0.326 g NDSA和0.05 g PTFE/SiO?混合，室温超声处理20分钟。随后将0.014 g CTN和0.284 g EDOT溶于20 mL乙腈，超声20分钟后加入上述溶液。加入10 mL 25 mmol/L过硫酸铵（APS），40°C以500 rpm搅拌反应24小时。反应后产物经离心洗涤，用乙醇/乙酸（9:1）溶液去除模板分子，最终得到PTFE/SiO?@PE纳米探针。

Analytical principle

本研究构建了集成双探针与双频超声驱动压电-摩擦电效应的SERS传感平台（图1）。SiO?@PE和PTFE@PE探针通过磺酸基介导的氢键特异性捕获CTN，同时保持聚EDOT（PE）的导电性。在双频超声（28/80 kHz）作用下，探针碰撞产生压电（PENG）与摩擦电（TENG）效应，协同增强TMB-H₂O₂反应中的电子转移，生成具有强SERS活性的氧化TMB（TMBox）。CTN结合会抑制催化反应，导致SERS信号线性降低，从而实现定量检测。

Conclusion

本研究开发了双超声驱动压电-摩擦电纳米催化探针用于水相CTN检测。通过表面分子印迹技术（SIT）与导电聚合物（CP）增强电荷传输的结合，压电-摩擦电协同效应被放大，实现了靶标特异性识别与信号放大。在双频超声作用下，复合探针（SiO?@PE+PTFE@PE）_(1:1)的分析性能比无超声条件提高42.7倍，检测限达5 pmol/L，为环境水体中超痕量农药检测提供了新方法。