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农药减少了病虫害对蔬菜水果生长的影响,但过度施用导致的残留将对人类造成严重的危害。例如,影响神经,导致神经痉挛直至坏死;影响肝脏,诱发肝脏酶的改变;引起慢性中毒,导致头疼恶心、消化功能紊乱、不孕不育等后果;造成遗传毒性,诱发突变等等。目前检测农残的方法主要分为两大类,即生化测定法和色谱测定法。其中生化测定法中以酶抑制法为主,它适用于现场的定性和半定量检测,快速简便。但是它灵敏度较低,并且农药检测种类有限,只能检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。有时还会出现假阴、假阳性结果,想得到准确结果还需使用标准农残测试仪进行比对,既耗时又耗力。高效液相色谱法（HPLC）、液相色谱-质谱联用法（LC-MS）、气相色谱-质谱联用法（GC-MS）等等检测农残虽然灵敏度高、准确、可靠,但是色谱仪器需要专业人员操作,样品前处理十分繁琐,耗时长,并且会损坏样品无法实现原位检测。因此,需要开发高灵敏、准确、快速的农残检测方法。表面增强拉曼散射SERS（Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS）光谱作为一种快速、无创且相对准确的检测方法,检测灵敏度可达单分子水平。SERS可以提供丰富的分子结构指纹信息,在生物医学、食品安全和环境评估等领域有广泛的应用。SERS的应用离不开高活性的SERS基底,常见的有贵金属纳米材料（Ag、Au和Cu）。目前,被公认的两种SERS增强机制分别是电磁场增强（EM）和化学增强（CM）。电磁场增强是由于局部表面等离子体共振（LSPR）和SERS热点的产生,而分析物分子在表面上的物理或化学吸附可能会导致电荷转移的过程称为化学增强,其中EM增强被认为在SERS增强机制中起主导作用。为提高SERS检测灵敏度,我们需要解决两个问题,一是如何制备高活性、高稳定的贵金属纳米粒子;二是如何将待测分子稳定地捕获至纳米粒子间隙内。近年来,由有机配体和金属离子或簇通过配位键形成的有机-无机杂化材料金属有机框架MOFs（Metal-Organic Frameworks）引起了人们的广泛关注。由于多孔结构、大的比表面积、活性金属位点、易于功能化和可调节性,MOF已成功应用于气体存储、催化、化学分离、药物输送等方面。与传统的SERS基底相比,MOF与金或银纳米颗粒相结合形成的复合基底具有明显的优势。首先,通过氢键、静电和π-π相互作用形成的MOF的多孔结构可以稳定纳米颗粒;其次,它们的大比表面积和强大的吸附能力能够捕获紧邻电磁增强区域的目标分子,将分子定位在SERS增强基底表面上;第三,可以通过使用特定的金属离子和有机配体来调节孔径,来满足不同尺寸小分子的检测,从而提高大目标分子的检测选择性。因此,基于MOF的SERS基底为开发表面增强拉曼散射的应用领域提供了有效策略。本论文旨在拓展MOFs在SERS领域中的应用。尝试制备了一系列基于MOFs的SERS基底复合材料,并对其进行各种表征和SERS性能考察,最后将它们用于食品和环境中农残的快速、高灵敏检测。具体研究内容与结果如下:1.使用植酸（IP6）IP6作为稳定剂和桥联剂,首先通过水热法合成了由对苯二甲酸和六水合氯化铁组成的MOF:Mil-101（Fe）,然后原位还原由IP6抓取的Ag+和Au3+离子,最终成功制备了高稳定性Ag-Au-IP6-Mil-101（Fe）SERS基底实现对果汁中噻菌灵的检测,检测限可达到0.01 mg/kg且线性良好。该基底在室温下储存4个多月,SERS活性依然没有明显的下降,说明MOF在这里充当了金、银纳米粒子的稳定剂,使其固定于框架之上,阻止发生纳米粒子发生过度团聚。同时,我们对基底的催化活性和可再生性进行了考察,实验证明,基底具有一定的催化活性,并且具有可再生性,因此该基底具备广阔的应用前景。2.由于农药在使用过程中,最终会随着降水和灌溉水汇入海洋,但海水的环境会使得液相中的纳米粒子过度团聚而无法检测。为了提高纳米粒子的实际应用能力,我们选择了ITO玻璃固定纳米粒子,减少其受海水环境的影响,并利用MOF吸附海水中痕量的农药残留,进行SERS检测。我们将ITO玻璃洗净之后进行硅烷化以及质子化处理,使得银包金纳米粒子通过静电吸附自组装在玻璃片上,然后再通过浸泡法使可常温得到的由二甲基咪唑和六水合硝酸锌组成的MOF:ZIF-8覆盖其上,最终合成二维的ITO-Au@Ag@ZIF-8基底,并将其用于海水中的棉萎灵的检测,检测限可达0.0002 mg/kg,实现了海水中农药的低浓度检测,该基底拥有更广泛的实际应用前景。3.为了进一步提高灵敏度以及简化实验检测操作,我们选择了MOF与磁性纳米粒子结合,制备基于MOF的磁性SERS基底材料。首先,我们分别合成了由半胱氨酸（Cys）修饰的四氧化三铁（Fe3O4）和MIL-101（Fe）,通过调节Cys-Fe3O4的pH从而使其带负电荷,与本身带正电荷的MOF通过静电吸附作用相结合,而后原位还原金纳米粒子,最终合成了Au/Cys-Fe3O4/MIL-101用于快速富集检测甲基对硫磷,检测限可达0.02μg/kg,比起滴干检测耗费时间,该基底可实现即时检测且具备高灵敏度,在农残、环境检测方面有很大的应用前景。