新型SERS材料的构建及其在多环芳烃和含硫气体小分子检测中的应用研究

发布时间：2021-03-25 21:30

　　水中多环芳烃以及大气中有害气体对环境与人体健康具有极大的危害,因此,开发可用于多环芳烃及有害气体现场快速检测方法具有重要的理论价值和现实意义。近年来,表面增强拉曼散射（SERS）通过等离子体共振效应展现出丰富的特征指纹信息,在生物医药、环境监测、食品安全等领域应用愈加广泛。但是,如何构建稳定和可靠的SERS检测方法仍然面临巨大挑战,关键在于通过绿色的合成方法构建高灵敏和高特异SERS基底。基于此,本论文主要基于银纳米材料,以及两种MOF材料设计出两种不同类型的复合材料,从而在多环芳烃和有害气体分析检测中应用研究。主要开展以下两个工作:（1）原位合成核壳型HKUST-1（Cu）@Ag,用于多环芳烃的超灵敏SERS检测。在本章中,探索了一种通过原位电沉积将核壳型HKUST-1@Ag整合到丝网印刷电极（SPE）上来制造SERS活性芯片的简便方法。HKUST-1@Ag纳米复合材料结合了高密度Ag NP中丰富的拉曼“热点”和MOF的出色吸附性能,可有效地在这些“热点”附近富集分析物,并提高了灵敏度SERS测量值。HKUST-1@Ag的核壳结构受Cu（NO3）2/AgNO3水溶液体系的控制,并系统... 

【文章来源】：上海应用技术大学上海市

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

瑞利散射和拉曼散射原理图[3]

上海应用技术大学硕士学位论文第3页图1.2（a）普通拉曼（b）局部表面等离子共振（LSPR）和（c）SERS电磁增强机制的示意图[11]Fig.1.2(a)OrdinaryRaman(b)Localsurfaceplasmonresonance(LSPR)and(c)SchematicdiagramofSERSelectromagneticenhancementmechanism1.3.2化学增强机理科学家们认为在同一金属表面，两种手性分子由于对称性其增强效果应该一样。但实际上并不是这样，这是由于存在化学增强效应[18-22]。在化学增强中，科学家经研究认为是由于金属纳米颗粒粗糙的表面和被吸附的探针分子通过电子转移形成了配合物，使得探针分子的分子轨道能量与金属的费米能级相近，从而会显现出的增强，这种增强就是化学增强。在EM增强过程中，纳米颗粒形状的增强效应明显优于尺寸和介电常数[14]。研究表明，10nm的金纳米球的LSPR红移大概47nm，而当粒径增加10倍，LSPR红移会达到67nm。但是10×30nm金纳米棒，其LSPR红移将增加到250nm，由此可见，对于各向异性纳米结构(海胆状、正方形、棒状、哑铃状等纳米颗粒)具有更宽的调整范围[15]，并且这些怪异形状的纳米颗粒具有更高的增强因子。由这些纳米颗粒组装制备的基底材料能够将LSPR移动到远红外和近红外光谱区域，使得我们可以降低激发波长能量[16,17]。此外，最大的电磁场增强效果主要存在于纳米结构的尖锐边缘位置，这对于后期构建新型SERS纳米探针和研究增强因子具有重要意义。1.3.3SERS热点效应对于SERS激励的研究基本都是在单颗粒金属纳米材料的表面，在我们实际操作中发现，制备均一分散的单颗粒纳米材料是一个难题，而且单颗粒纳米材料的增强效果也不是特别好。实验表明，当两个金属纳米颗粒距离足够近时，通过相互作用，在此间隙中的探针分子的信号能够被大大增强。这种能够增强探针分子信号的间隙?

rGO@AgNP用于SERS检测PAHs[37]

【参考文献】：
博士论文
[1]柔性等离子体银纳米线膜用于快速现场表面增强拉曼光谱检测[D]. 史玉娥.山东大学 2016
[2]基于表面增强拉曼散射（SERS）技术的化学、生物传感系统的设计、制备及应用[D]. 陈晶.东北大学 2015
[3]碳基纳米复合材料的制备及其催化降解有机污染物的研究[D]. 徐丽丽.浙江大学 2015

硕士论文
[1]基于固相微萃取技术的表面增强拉曼光谱在环境有机污染物原位检测中的应用[D]. 刘翠翠.山东大学 2015
[2]环糊精修饰的银纳米材料作为表面增强拉曼基底用于检测多氯联苯的研究[D]. 袁敬鹏.山东大学 2012



本文编号：3100359