Au/UiO-66（NH 2 ）功能性SERS传感器的制备及在色素检测中的应用
发布时间：2022-02-05 08:34
食品着色剂可以改善食品外观、刺激食欲,在食品加工中具有重要作用,但过量摄入合成色素对消费者的身体健康有一定危害。为了保护消费者的健康安全,防止色素的违法滥用,研究学者已开发了多种分析技术用于鉴别和定量分析食品中色素,如HPLC、LC/MS、TLC、毛细管电泳法等,但这些方法大多耗时费力、步骤繁冗,因此,越来越多的研究致力于建立准确灵敏且快速的方法检测食品中的合成色素。表面增强拉曼散射（SERS）光谱是一种灵敏性高、检测速度快、具有分子特异性指纹图谱的检测新技术,近年来因金属有机骨架（MOFs）材料的发展,融合具有吸附功能的MOFs的SERS基底在食品分析领域受到了一定的关注。本研究将MOFs材料引入SERS基底中,构建了Au/Ui O-66（NH2）功能性SERS传感器,利用MOFs的吸附性能拉近靶分子与等离子体纳米粒子（PNPs）的距离,可以提高SERS增强效果,并将该功能性SERS传感器用于胭脂红和酸性橙II的吸附性SERS检测中。本文的主要研究内容和结果如下:（1）PNPs/Ui O-66（NH2）的制备。使用溶剂热法制备了Ui O-6...
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胭脂红和酸性橙II的分子结构式Fig.1-1ThemoleculestructuresofnewcoccineandacidorangeⅡ酸性橙II（acidorangeII，OII），又名橙黄II、金橙II、酸性橙7，是一种水溶性偶
第一章绪论9被称为拉曼位移（ν，单位为cm-1），其和入射光波长无关，只与分子的振动、转动能级有关，因此研究物质的拉曼光谱，可以得到相应分子的振动或转动能级信息，从而得到分子的特征结构信息，可用于探究物质的分子结构。然而，由于大多数物质的拉曼信号微弱，又受到荧光干扰以及检测器灵敏度和激光强度的限制，拉曼散射的适应性一直受到限制[38]。图1-2拉曼散射能级图[39]Fig.1-2EnergyleveldiagramofRamanscattering[39]直到1974年，Fleischmann和他的团队[40]发现吸附在粗糙银电极表面的吡啶分子的拉曼信号比“正常的”拉曼散射强几个数量级（如图1-3）。起初这种高强度的拉曼信号被认为是由于这些高度粗糙的银电极上存在着大量的吡啶分子。但在1977年，Jeanmaire和VanDuyne[41]通过实验和系统计算发现，相比于溶液中的单个吡啶分子的拉曼信号，吸附在粗糙银电极表面上的单个吡啶分子的拉曼信号增强了6个数量级。由此，利用具有光学增强效应的纳米级金、银、铜等金属粗糙表面或颗粒体系，使吸附在其表面的分子拉曼信号增强的表面增强拉曼散射（SERS）光谱技术诞生了[41]。自那以后，由于拉曼仪器和纳米构建技术的进步，SERS技术得到了迅速的发展，成为了各行各业的研究热点。
华南理工大学硕士学位论文10图1-3拉曼光谱和SERS的区别示意图[42]Fig.1-3SchematicillustrationofthedifferencebetweenRamanscatteringandSERS[42]1.3.2表面增强拉曼散射光谱的增强机制SERS光谱的增强机制目前还未形成统一的解释，学者们提出了两种机制来解释贵金属纳米结构对拉曼信号的增强作用：电磁增强和化学增强。电磁增强是指分子周围局域电场增强导致分子拉曼信号的增强。局域表面等离子体共振（localizedsurfaceplasmonresonance，LSPR）效应是电磁增强的主要原因。入射光照射到粗糙贵金属纳米结构上，当电磁辐射的频率与金属纳米结构中导电电子的共振频率相同时，辐射电场驱动导电电子集体振荡（图1-4A和图1-4B），使金属表面发生LSPR，从而诱导出超高强度的局域电场（图1-4C，图1-4D和图1-4E），使该局域电场中分子的拉曼信号显著增强。这个局域电场区域称为SERS“热点”区域，在这里分子的拉曼信号强度最大。电磁增强依赖于拉曼活性分子被限制在超强局域电场中[43]。LSPR的强度和频率受到入射激光波长、基底形貌和周围介质的影响，通过控制等离子体纳米粒子（plasmonicnanoparticles，PNPs）的组成、形状、大小和粒子间距以及PNPs的组装可以调整PNPs的LSPR效应以获得理想波长下优化的SERS基底[44]。此外，“避雷针效应”和“镜像场效应”也被认为是导致电磁增强的原因[45,46]。化学增强是指分子与金属基底表面发生化学作用而产生的拉曼增强。当分子吸附于金属基底表面时,二者之间会发生化学作用，分子的极化率发生变化，进而影响分子的拉曼强度。到目前为止，化学增强主要有三类增强机理：CHEM模型、分子共振模型和电荷转移模型[47]。其中报道最多的是电荷转移模型，由于金属和吸附分子之间产生电荷
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面增强拉曼光谱结合不同纳米基底快速检测酸性橙Ⅱ[J]. 王晓辉,徐涛涛,黄轶群,欧已铭,赖克强,樊玉霞. 光谱学与光谱分析. 2020(01)
[2]Au@SiO2核壳结构-表面增强拉曼光谱原位检测食品中的酸性橙Ⅱ[J]. 张宗绵,刘睿,徐敦明,刘景富. 化学学报. 2012(16)
[3]固相萃取-分光光度法快速检测腐竹中的碱性橙[J]. 李小燕,仝海娟,石展望,罗少芹,秦玉凤,李梅. 食品工业科技. 2011(11)
[4]薄层色谱扫描法同时检测豆制品中碱性橙、皂黄、柠檬黄和日落黄以及辣椒粉中酸性橙Ⅱ、丽春红2R和罗丹明B[J]. 夏立娅,韩媛媛,匡林鹤,刘峥颢,吴广臣. 分析试验室. 2010(06)
硕士论文
[1]功能性SERS基底的制备及在分析检测中的应用[D]. 蔡彦媜.上海师范大学 2019
[2]食品中着色剂及天然抗氧化剂茶多酚的检测方法的研究[D]. 杨闻翰.北京化工大学 2011
本文编号：3614919
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胭脂红和酸性橙II的分子结构式Fig.1-1ThemoleculestructuresofnewcoccineandacidorangeⅡ酸性橙II（acidorangeII，OII），又名橙黄II、金橙II、酸性橙7，是一种水溶性偶
第一章绪论9被称为拉曼位移（ν，单位为cm-1），其和入射光波长无关，只与分子的振动、转动能级有关，因此研究物质的拉曼光谱，可以得到相应分子的振动或转动能级信息，从而得到分子的特征结构信息，可用于探究物质的分子结构。然而，由于大多数物质的拉曼信号微弱，又受到荧光干扰以及检测器灵敏度和激光强度的限制，拉曼散射的适应性一直受到限制[38]。图1-2拉曼散射能级图[39]Fig.1-2EnergyleveldiagramofRamanscattering[39]直到1974年，Fleischmann和他的团队[40]发现吸附在粗糙银电极表面的吡啶分子的拉曼信号比“正常的”拉曼散射强几个数量级（如图1-3）。起初这种高强度的拉曼信号被认为是由于这些高度粗糙的银电极上存在着大量的吡啶分子。但在1977年，Jeanmaire和VanDuyne[41]通过实验和系统计算发现，相比于溶液中的单个吡啶分子的拉曼信号，吸附在粗糙银电极表面上的单个吡啶分子的拉曼信号增强了6个数量级。由此，利用具有光学增强效应的纳米级金、银、铜等金属粗糙表面或颗粒体系，使吸附在其表面的分子拉曼信号增强的表面增强拉曼散射（SERS）光谱技术诞生了[41]。自那以后，由于拉曼仪器和纳米构建技术的进步，SERS技术得到了迅速的发展，成为了各行各业的研究热点。
华南理工大学硕士学位论文10图1-3拉曼光谱和SERS的区别示意图[42]Fig.1-3SchematicillustrationofthedifferencebetweenRamanscatteringandSERS[42]1.3.2表面增强拉曼散射光谱的增强机制SERS光谱的增强机制目前还未形成统一的解释，学者们提出了两种机制来解释贵金属纳米结构对拉曼信号的增强作用：电磁增强和化学增强。电磁增强是指分子周围局域电场增强导致分子拉曼信号的增强。局域表面等离子体共振（localizedsurfaceplasmonresonance，LSPR）效应是电磁增强的主要原因。入射光照射到粗糙贵金属纳米结构上，当电磁辐射的频率与金属纳米结构中导电电子的共振频率相同时，辐射电场驱动导电电子集体振荡（图1-4A和图1-4B），使金属表面发生LSPR，从而诱导出超高强度的局域电场（图1-4C，图1-4D和图1-4E），使该局域电场中分子的拉曼信号显著增强。这个局域电场区域称为SERS“热点”区域，在这里分子的拉曼信号强度最大。电磁增强依赖于拉曼活性分子被限制在超强局域电场中[43]。LSPR的强度和频率受到入射激光波长、基底形貌和周围介质的影响，通过控制等离子体纳米粒子（plasmonicnanoparticles，PNPs）的组成、形状、大小和粒子间距以及PNPs的组装可以调整PNPs的LSPR效应以获得理想波长下优化的SERS基底[44]。此外，“避雷针效应”和“镜像场效应”也被认为是导致电磁增强的原因[45,46]。化学增强是指分子与金属基底表面发生化学作用而产生的拉曼增强。当分子吸附于金属基底表面时,二者之间会发生化学作用，分子的极化率发生变化，进而影响分子的拉曼强度。到目前为止，化学增强主要有三类增强机理：CHEM模型、分子共振模型和电荷转移模型[47]。其中报道最多的是电荷转移模型，由于金属和吸附分子之间产生电荷
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面增强拉曼光谱结合不同纳米基底快速检测酸性橙Ⅱ[J]. 王晓辉,徐涛涛,黄轶群,欧已铭,赖克强,樊玉霞. 光谱学与光谱分析. 2020(01)
[2]Au@SiO2核壳结构-表面增强拉曼光谱原位检测食品中的酸性橙Ⅱ[J]. 张宗绵,刘睿,徐敦明,刘景富. 化学学报. 2012(16)
[3]固相萃取-分光光度法快速检测腐竹中的碱性橙[J]. 李小燕,仝海娟,石展望,罗少芹,秦玉凤,李梅. 食品工业科技. 2011(11)
[4]薄层色谱扫描法同时检测豆制品中碱性橙、皂黄、柠檬黄和日落黄以及辣椒粉中酸性橙Ⅱ、丽春红2R和罗丹明B[J]. 夏立娅,韩媛媛,匡林鹤,刘峥颢,吴广臣. 分析试验室. 2010(06)
硕士论文
[1]功能性SERS基底的制备及在分析检测中的应用[D]. 蔡彦媜.上海师范大学 2019
[2]食品中着色剂及天然抗氧化剂茶多酚的检测方法的研究[D]. 杨闻翰.北京化工大学 2011
本文编号：3614919
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