壹、Ag NPs/OxMWCNTs 材料合成與鑑定
一、Ag NPs/OxMWCNTs 材料製備
材料製備方面，經由參考之文獻得知在鹼性環境下，石墨烯 (graphene oxide；
GO) 上的羥基 (hydroxyl group) 會使銀離子 (Ag+) 還原成銀奈米粒子 (Ag NPs) [62]。因此在材料合成過程中，進行硝酸銀和氫氧化鈉添加濃度合成之銀奈米粒 子於氧化過後多壁奈米碳管量之探討及其催化效果。
硝酸銀探討濃度為 5.0、10.0、15.0、25.0、30.0 和 35.0 mM，如圖 3-1 發 現在 25.0 mM 有最佳螢光；推測可能原因是因氧化過後的多壁奈米碳管上的官 能基不足讓更多的銀反應，因此選擇 25.0 mM 做為最後添加濃度。
由於反應條件需在鹼性條件下，因此氫氧化鈉濃度探討 2.0、4.0、6.0、8.0 和 10.0 M，圖 3-2 得知當鹼性濃度正比於催化能力，但超過 8.0 M 時，催化效果 則開始下降。由於硝酸銀及氫氧化鈉在無還原劑下會反應生成氧化銀 (Ag2O ) [64]。本實驗利用氧化過後碳管當還原劑，但因官能基在有限的情況下產生之銀 奈米粒子亦有限，因此最後實驗中氫氧化鈉的添加濃度選擇 8.0 M。
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圖 3- 1 不同硝酸銀濃度還原於複合材料之仿過氧化酶活性探討。不同濃度硝酸 銀，添加於氧化後的多壁奈米碳管、氫氧化鈉 (8 M) 並與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反應後並進行 AR 氧化產物之螢光偵測。標準偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計算而成。
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圖 3- 2 不同氫氧化鈉濃度還原於複合材料之仿過氧化酶活性探討。不同濃度氫 氧化鈉，添加於氧化後的多壁奈米碳管及硝酸銀 (25 mM) 並與去離子水、
Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反應 後並進行 AR 氧化產物之螢光偵測。標準偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計 算而成。
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圖 3- 3 合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料之穿透式電子顯微鏡 (TEM) 影像 圖(A)。經計算後銀奈米粒子平均立徑分佈圖 (B)。是利用氫氧化鈉 (8M)，添加 於氧化的多壁奈米碳管及硝酸銀 (25 mM) 所自行合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複 合材料。
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圖 3- 4 不同材料之傅立葉轉換紅外線光譜儀 (FTIR) 光譜圖。分別為純多壁奈 米碳管 (紅色線) 及利用氫氧化鈉 (8M)，添加於氧化後的多壁奈米碳管及硝酸 銀 (25 mM) 所合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料 (黑色線)。
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圖 3- 5 合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料之 X 射線電子能譜儀 (XPS) 圖。
是利用氫氧化鈉 (8M)，添加於氧化後的多壁奈米碳管及硝酸銀 (25 mM) 所合 成之。
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圖 3- 6 合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料之 C 1s 的電子能階分析圖。是利用 氫氧化鈉 (8M)，添加於氧化後的多壁奈米碳管及硝酸銀 (25 mM) 所合成之。
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圖 3- 7 合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料之 O 1s 的電子能階分析圖。是利用 氫氧化鈉 (8M)，添加於氧化後的多壁奈米碳管及硝酸銀 (25 mM) 所合成之。
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圖 3- 8 合成 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料之 Ag 3d 的電子能階分析圖。是利 用氫氧化鈉 (8M)，添加於氧化後的多壁奈米碳管及硝酸銀 (25 mM) 所合成 之。
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(照片 d)，而加入大滅松後因抑制材料之催化反應，因此顏色會由紅色漸轉成淡 紅色 (照片 e)。這結果表明，大滅松可能會和氧化過後奈米碳管上的銀奈米粒 子產生交互作用，使得材料的催化活性被抑制，反應機制如圖 3-12，而無論是否 氧化過後的多壁奈米碳管皆無催化效果，因此也可排除碳管的干擾性。
由 resorufin 螢 光 強 度 的 變 化 量 檢 測 大 滅 松 ， 分 別 添 加 不 同 濃 度 (0.01~1.0 μg/mL) 之大滅松，進行實驗，利用大滅松添加濃度和 resorufin 之螢
光強度作圖，由圖 3-13 結果得知，隨著大滅松濃度的增加，螢光強度跟著下降，
大滅松達一定量時，螢光強度則維持；此方法線性範圍為 0.01~0.35 μg/mL (R2 = 0.998)，偵測極限 (LOD) 為 0.003 μg/mL，定義在 S/N = 3，此偵測極限低 於臺灣蔬果農藥殘留偵測極限 (0.01 μg/mL)，此結果表明是可以偵測大滅松並且 定量之。
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圖 3- 9 不同 AR 濃度對於複合材料之仿過氧化酶活性探討。利用自行合成之 Ag NPs/OxMWCNTs 與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、 H2O2 (1.0 mM) 及不同濃度 AR 反應後並進行 AR 氧化產物之螢光偵測。標準 偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計算而成。
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圖 3- 10 不同 H2O2 濃度對於複合材料之仿過氧化酶活性探討。利用自行合成 之 Ag NPs/OxMWCNTs 與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、 不同濃度 H2O2 及 AR (0.1 mM) 反應後並進行 AR 氧化產物之螢光偵測。標準 偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計算而成。
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圖 3- 11 不同材料之仿過氧化酶活性探討。分別單純銀奈米粒子濃度 (a)、多壁 奈米碳管 (0.15 mg/mL) (b)、氧化多壁奈米碳管 (0.15 mg/mL) (c)、自行合成之
Ag NPs/OxMWCNTs (0.15 mg/mL) (d) 及 0.1 μg/mL 大 滅 松 加 入 Ag NPs/OxMWCNTs (0.15 mg/mL) 中 (e)；分別與去離子水、Tris-borate 緩衝
溶液 (100 mM，pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反應後並進行 AR 氧 化產物之螢光偵測。內圖為不同材料反應後之顏色變化。
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圖 3- 12 利用 Ag NPs/OxMWCNTs 複合材料偵測大滅松之示意圖。自行合成複 合材料具仿過氧化酶活性，可催化過氧化氫與 AR 的氧化還原反應；由於大滅 松可能吸附於材料上，抑制材料的催化活性，使 AR 氧化產物 resorufin 螢光降 低。
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圖 3- 13 利用合成複合材料對大滅松之偵測。內圖為偵測大滅松之校正曲線圖。
以大滅松添加濃度和 resorufin 之螢光強度作圖。反應條件為不同濃度大滅松添 加於氧化後的多壁奈米碳管與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反應後並進行 AR 氧化產物之螢光偵測。
標準偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計算而成。
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圖 3- 14 合成複合材料對不同農藥之選擇性偵測。將材料分別加入含 0.5 μg/mL 之不同農藥中再與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反應後並進行 AR 氧化產物之螢光偵測。A 代表單純 Ag NPs/OxMWCNTs ，B~J 分別代表材料加入大滅松、可尼丁、加保扶、芬化 利、納乃得、賓克隆、二氯松、克收欣和加保利。標準偏差為三次獨立實驗測量 後誤差值計算而成。
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圖 3- 15 合成複合材料對大滅松之干擾實驗。將材料和 0.5 μg/mL 大滅松分別 加入含 5.0 μg/mL 之不同農藥中再與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，
pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反應後並進行 AR 氧化產物之螢光 偵測。 A 代表單純 Ag NPs/OxMWCNTs ， B 代表 0.5 μg/mL 大滅松，C~J 分 別代表材料與大滅松加入可尼丁、加保扶、芬化利、納乃得、賓克隆、二氯松、
克收欣和加保利。標準偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計算而成。
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圖 3- 16 合成複合材料對金屬離子之偵測。將材料分別加入含 1.0 μM 之不同金 屬中再與去離子水、Tris-borate 緩衝溶液 (100 mM，pH 7.0) 、H2O2 (1.0 mM) 及 AR (0.1 mM) 反 應 後 並 進 行 AR 氧 化 產 物 之 螢 光 偵 測 。 A 代 表 單 純 Ag NPs/OxMWCNTs ， B~H 分別代表材料加入 Fe3+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Mg2+, Ca2+, 和 K+等金屬離子。標準偏差為三次獨立實驗測量後誤差值計算而成。
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參、真實樣品的偵測
我們利用 Ag NPs/OxMWCNTs 材料搭配仿過氧化酶活性偵測水樣及臍橙 中的大滅松。真實樣品透過前處理後，分別添加不同濃度的大滅松，進行此方法 的偵測及透過 LC/MS/MS 的偵測。由 表 3-1 可得知，湖水的回收率介於 84.80~99.30 %，RSD 值小於 2.65 (n = 3)；臍橙回收率介於 93.80~105.00 %，RSD 值小於 1.19 (n = 3)。和 LC/MS/MS 比較，亦有類似結果，並利用學生式 t (student's t；t-test) 進行兩者實驗間是否有顯著性差異 (significant difference) (表 3-2)。計算結果為 1.078 及 0.329，皆在 95 % 的可信區間 (n=3)。因此，本 研究開發之方法，是和現有檢驗方法無明顯差異。
除了和現有檢驗方法比較外，也和其他偵測大滅松之文獻相比[70-75]
(表 3-3)。雖我們的偵測極限無法低於有添加乙醯膽鹼酯酶之文獻，但，本方法 可再不需透過添加天然 "酶" 下即可進行實驗；和其他不需透過酶之文獻相比，
本篇研究所用基質也非單純水樣測試。本篇研究材料易於合成方便使用且偵測極 限又低於現行公告方法之偵測極限 (0.01 μg/mL)，因此我們認為，是一個方便且 低成本的偵測方法。
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表 3- 1 真實樣品同時用本實驗方法與 LC/MS/MS 進行大滅松之偵測
Sample
Added (μg/mL)
Ag NPs/OxMWCNTs method LC/MS/MS method Found
Sample tcalculated ttable
lake water 1.078 4.303
orange 0.329 4.303
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表 3- 3 實驗方法與其他文獻之比較
Sensors Matrix Detection mode
LOD
fluorescence 3.00 × 10-3 this study
a screen printed carbon electrodes；SPCE, carbon nanotubes；CNTs, prussian blue；PB, Nafion；Nf
b graphene oxide；GO
c sulphanilic acid；SA, 1,10-phenantroline；phen
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