人类制备和应用纳米材料已经有很长的历史。近年来，纳米材料因为具有许多其块材或分子所没有的独特的表面效应、体积效应和量子尺寸效应等性能，使得纳米材料在光学、电学、磁学、生物医学等诸多方面具有巨大的应用潜力，吸引着越来越多的人投身于纳米材料的研究。在这些研究中，尤其金、银纳米材料因其优异的光电性质，已经成为许多基础研究和实际应用研究关注的对象。

表面增强拉曼光谱（SERS）技术由于其高探测灵敏度、高分辨率、水干扰小、荧光强度相对变弱、稳定性好等优点，逐渐在生物学、诊断学、医学、材料科学、分析科学以及表面科学的研究中得到了广泛应用，显示了光明的发展前景。而金属纳米材料独特的光学、电学性质，如一定尺寸的贵金属纳米粒子可产生理想的SERS效应，特别是纳米粒子之间产生的“热点”（hot spots）效应贡献的SERS增强因子达10¹⁴。基于此，本论文进行了表面功能化的金、银纳米颗粒作为纳米化学小分子探针检测As³⁺、Ag⁺的研究。具体的研究内容如下：

1、谷胱甘肽功能化的银纳米颗粒（GSH-AgNPs）用于水体中As³⁺的高灵敏SERS检测。首先，将GSH和4-巯基吡啶（4-MPY）通过Ag-S化学键对AgNPs进行功能化，得到GSH/4-MPY功能化的AgNPs，此处GSH会通过As-O化学键与As³⁺发生特异性结合，而4-MPY的职责是拉曼信号报告分子。在水溶液中如果存在As³⁺，GSH/4-MPY功能化的AgNPs就会发生团聚，4-MPY的拉曼信号得到增强，达到间接检测水体中As³⁺的目的。通过对其灵敏度和选择性的实验研究，证明该方法表现出高的灵敏度和很好的选择性。在最佳实验条件下，该方法检测As³⁺可以达到的最低检测限为0.76ppb(S/N=3)，低于世界卫生组织（WHO）的规定（≤10ppb），并得到较宽的线性范围4-300ppb。通过对实际环境中的水样进行检测，证明该方法具有一定的实际应用价值。

2、研究基于PDMS微流控芯片技术与SERS系统联用检测水溶液中As³⁺的方法。以PDMS微流控芯片的微通道作为样品通道及检测通道，以蠕动泵作为进样推动力，并基于GSH/4-MPY功能化的AgNPs检测水溶液中的As³⁺的SERS检测，建立了一个高重现性、准确、快速、简便测定水溶液中As³⁺的微流控芯片-SERS检测新方法。利用该方法测定水溶液中的As³⁺，其线性范围为10-300ppb，检出限为3.28ppb(S/N=3)。

3、一种简单、方便的基于巯基化腺嘌呤化合物（A-SH）功能化的金纳米颗粒（A-S-AuNPs）的比色检测探针用于检测Ag⁺。本文设计合成了一种巯基化的腺嘌呤化合物（A-SH），并通过Au-S化学键对金纳米颗粒进行功能化。在水溶液中如果存在Ag⁺，A-S-AuNPs就会与其发生比色响应，达到检测水溶液中Ag⁺的目的。通过对其灵敏度的实验研究，结果显示该方法的最低检测限仅为2.6×10^-6mol/L，线性范围为8.0×10^-6~1.0×10^-4mol/L。