石墨烯/磁性纳米复合材料的制备及在SERS传感中的应用
发布时间：2021-01-04 09:54
在生物传感、分析化学、环境检测、生物医学等很多领域,对特定分子或物质的检测都十分重要。常见的检测方法如滴定法、荧光法、分光光度法,成本高耗时久,表面增强拉曼光谱技术（SERS）具有超高灵敏、快速准确等优势,备受广泛关注。但SERS信号强度非常弱,需要借助增强基底进行信号放大,增强基底的灵敏度是最重要的因素,结合实际应用中的不同需求,其他方面的性能也很关键,如基底的稳定性、均一性、制作成本、生物兼容性等。传统SERS增强基底主要利用贵金属等材料,从电磁场增强机制出发设计结构,结合纳米技术制备出具有“热点”区域的纳米材料。一直以来,对SERS增强基底制备工艺和结构设计的研究一直是SERS相关领域的热点和难点。本文立足于研究多功能高灵敏度SERS增强基底的制备和性能,主要开展两个方面:对磁性纳米材料Fe3O4@Ag制备工艺进行优化,运用二维材料石墨烯设计并制备高效SERS增强基底。具体研究内容如下:1、分析目前银壳磁珠（Fe3O4@Ag）的制备方法和材料性能,提出一种新的制备工艺“聚乙烯亚胺（PEI）辅助...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瑞利散射和拉曼散射过程示意图
图 1.2 SERS 关键词检索每年出版的文献数和引文数SERS 的相关研究和应用如火如荼的进行着，并在发展中不断与其他技术结，特别是纳米技术的兴起，极大丰富了粗糙表面基底的制备方法，在微纳尺度实现对基底形貌和大小的准确灵活控制，使多功能复杂结构基底的研究成为可，极大的推动了 SERS 技术的深入研究和快速应用[9-14]。1.1.4 表面增强拉曼散射的机理SERS 的机理[15, 16]问题一直以来都是研究的重点，目前提出了多种解释模型。据经典电磁理论[16, 17]，分子在外场作用下发生极化，设电场分量 E=E0cos ，与电子振动频率在同一量级。感生偶极矩 P 按照电场 E 级数展开[18]：(2)其中， 是电子极化率，约 10-40C V-1m2， 是超极化率，约 10-50C V-1m2，是高阶秩张量，约为 10-61C V-1m2。感生的偶极矩周期性变化，向外辐射（散射）电磁波，由电磁波辐射方程组
金属界面与附近的电磁场相互作用会使之被极大激发光与金属表面相互作用导致部分区域内被增强；另性分子相互作用产生的拉曼散射光也同样的得到增强，大提高。有关电磁场增强的具体解释主要有三种：表面Effect）[20-24]，避雷针效应（Lighting Rod Effect）[25, 26]，其中，以金属的表面等离子共振模型为代表，目前被主流 机理中占主导作用，这里主要介绍表面等离子体共振模体共振(Surfae Plasma Resonanee，SPR)模型（如图 1.3由活动的电子（称为电子气），在入射光的照射下，粗发，当入射频率和等离子体振荡频率匹配时，形成表面强的局域电场，在此区域内的入射光和分子的拉曼散射似正比于 E4，这种现象称为局域表面等离子体共振（L Resonance，LSPR）。LSPR 产生的电场强度与相距表面大作用范围仅几纳米。在可见光激发下，具有有效 LSP银、金、铜以及具有自由电子的碱金属等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AAO为模板软印模法构建大面积高性能SERS基底（英文）[J]. 陈宗强,齐继伟,杨明,孙骞. 南开大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]多功能磁性纳米粒的合成、修饰及生物医学应用[J]. 杜凯,朱艳红,徐辉碧,杨祥良. 化学进展. 2011(11)
硕士论文
[1]金属纳米粒子局域电磁增强的数值模拟研究[D]. 段建民.大连理工大学 2009
本文编号：2956576
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
瑞利散射和拉曼散射过程示意图
图 1.2 SERS 关键词检索每年出版的文献数和引文数SERS 的相关研究和应用如火如荼的进行着，并在发展中不断与其他技术结，特别是纳米技术的兴起，极大丰富了粗糙表面基底的制备方法，在微纳尺度实现对基底形貌和大小的准确灵活控制，使多功能复杂结构基底的研究成为可，极大的推动了 SERS 技术的深入研究和快速应用[9-14]。1.1.4 表面增强拉曼散射的机理SERS 的机理[15, 16]问题一直以来都是研究的重点，目前提出了多种解释模型。据经典电磁理论[16, 17]，分子在外场作用下发生极化，设电场分量 E=E0cos ，与电子振动频率在同一量级。感生偶极矩 P 按照电场 E 级数展开[18]：(2)其中， 是电子极化率，约 10-40C V-1m2， 是超极化率，约 10-50C V-1m2，是高阶秩张量，约为 10-61C V-1m2。感生的偶极矩周期性变化，向外辐射（散射）电磁波，由电磁波辐射方程组
金属界面与附近的电磁场相互作用会使之被极大激发光与金属表面相互作用导致部分区域内被增强；另性分子相互作用产生的拉曼散射光也同样的得到增强，大提高。有关电磁场增强的具体解释主要有三种：表面Effect）[20-24]，避雷针效应（Lighting Rod Effect）[25, 26]，其中，以金属的表面等离子共振模型为代表，目前被主流 机理中占主导作用，这里主要介绍表面等离子体共振模体共振(Surfae Plasma Resonanee，SPR)模型（如图 1.3由活动的电子（称为电子气），在入射光的照射下，粗发，当入射频率和等离子体振荡频率匹配时，形成表面强的局域电场，在此区域内的入射光和分子的拉曼散射似正比于 E4，这种现象称为局域表面等离子体共振（L Resonance，LSPR）。LSPR 产生的电场强度与相距表面大作用范围仅几纳米。在可见光激发下，具有有效 LSP银、金、铜以及具有自由电子的碱金属等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AAO为模板软印模法构建大面积高性能SERS基底（英文）[J]. 陈宗强,齐继伟,杨明,孙骞. 南开大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]多功能磁性纳米粒的合成、修饰及生物医学应用[J]. 杜凯,朱艳红,徐辉碧,杨祥良. 化学进展. 2011(11)
硕士论文
[1]金属纳米粒子局域电磁增强的数值模拟研究[D]. 段建民.大连理工大学 2009
本文编号：2956576
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2956576.html
