基于蝶翅微纳结构金银纳米复合材料的可控制备及SERS性能研究

发布时间：2020-05-18 15:51

【摘要】：表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman spectrum,SERS)技术作为高灵敏度的快速分析工具在材料科学、表面分析、生物医学等领域有广泛应用。SERS基片作为影响SERS检测技术的关键因素,提高其灵敏度,开发更加经济高效的制备方法具有十分重要的意义。SERS基片灵敏度取决于表面等离子体共振特性,其主要影响因素为成分、尺寸、形貌及结构等。因此本研究从组分优化、结构优化、组元形貌优化三方面展开,组分选取纳米金银复合物,引入具有精细微纳结构的异型紫斑蝶前翅作为生物模板,开发一种简便的SERS基片制备方法,主要成果如下:一、以异型紫斑蝶前翅为生物模板,通过分步化学还原的方法控制得到30-50nm的Ag-Au纳米颗粒,50-80nm的空心Ag-Au纳米球以及螺母形状的纳米Ag-Au颗粒均匀负载在蝶翅上,得到精细分级结构纳米Ag-Au/蝶翅复合材料。分析蝶翅模板的作用以及不同形貌金银纳米颗粒的形成机理,为有效制备具有精细分级结构和多组分多功能纳米复合材料提供了重要借鉴。二、采用化学沉积方法通过优化浸渍液浓度、浸渍时间及浸渍次数等工艺参数制备出具有精细微纳结构Au-Ag/蝶翅及Au-Ag-Au/蝶翅复合材料。工艺优化后的样品蝶翅表面被40-50nm的金银复合颗粒均匀覆盖,实现蝶翅精细微纳结构的完整复制。三、以罗丹明6G(R6G)为信号分子检测样品的SERS性能。通过调控Au-Ag-Au/蝶翅样品结构及成分,研究分析样品SERS性能规律,结果表明:仿生方法中,影响SERS性质最主要的因素是金银纳米颗粒是否完全覆盖在生物模板表面,其次金银元素的含量比,颗粒尺寸等也对样品SERS性质有影响。其中特定Au-Ag-Au/蝶翅复合材料可检测到的最低R6G浓度是10~(-9)mol/L。得到的结果为开发简便高效的制备高灵敏度可重复性使用的SERS基片制备方法提供借鉴。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文种作用被集体激发时就会在导体表面形成等离子体，等离子体有一定的振荡频率。当一定频率的电磁波作用在导体表面时，若电磁波的频率恰好与导体表面的等离子体震荡的频率相同，则此时会产生共振效应，这种共振效应被称为表面等离子体共振(SPR)。SPR 一般可以分为表面等离子体(Surface Plasmons，，SPs) 和局域表面等离子体(Localized Surface Plasma，LSP) 。图 1-1 表示 SPR 的两种类型等离子体振荡示意图。表面等离子体是在金属表面产生的等离子体和光子相互作用产生的电子波，这种电子波只能沿着金属表面传播。如图 1-1(a)所示，在导体和电介质的界面，金属表面等离子体的波矢量一般大于光波，所以用光波很难激发出表面等离子体波，一般需要配合特殊结构如棱镜耦合以满足对波长的要求。如果将金属的尺寸减小，直至纳米级别，表面等离子体就只会产生在纳米颗粒的表面，成为局域表面等离子体，相应的共振现象称为局域表面等离子体共振(LocalizedSurface Plasma Resonance，LSPR)，如图 1-1（b）所示。LSP 的激发波矢量没有关系，由偏振光就可以达到激发的目的。所以 LSPR 更易得到。因此，在 SERS 性质应用中最常用的是通过提高纳米粒子 LSPR 来影响 SERS 性能。

上海交通大学硕士学位论文纳米银掺杂在半导体中，获得了较大的非线性极。不同，其 LSPR 不同，表现出的 SERS 性能也不S 之间的关系还未有准确的函数关系，但是颗关系趋势比较明显。Z. Tian 教授和 Y. Xia 教授课纳米颗粒的尺寸逐渐变大，SERS 信号逐渐增强的情况下，需要调节纳米颗粒尺寸合适，才能获
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33

【参考文献】

相关博士学位论文 前2条

1 陶文玉;贵金属微纳米结构的设计与制备及其SERS性质研究[D];中国科学技术大学;2014年

2 谭勇文;仿蝶翅微纳结构金属功能材料的制备及光响应特性研究[D];上海交通大学;2013年

本文编号：2669952