空心金银双金属球SERS基底的构建及其用于亚硝酸根离子的检测

发布时间：2017-08-21 18:00

  本文关键词：空心金银双金属球SERS基底的构建及其用于亚硝酸根离子的检测

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【摘要】：表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS)技术作为一种新兴的光谱分析技术,具有稳定、不易猝灭、损坏小、不受水的干扰以及指纹识别等特征,在生物、化学和医学等领域有了很广泛的应用。随着纳米技术的发展,研究者们已经合成了具有SERS活性的各种形状的纳米结构。其中双金属结构结合了贵金属金、银所共有的理化特性,具有更好的SERS增强效果、稳定性和生物相容性。同时,由于空心纳米材料在制备过程中形成的金属层多孔状开放式结构而引起电磁场的大大增强,随之产生的“热点”也超过实心纳米材料,其SERS增强效果也得到有效增强。因而,近年来空心金银双金属结构得到了更多研究者的关注和更广泛的应用。利用液滴自组装法对空心金银双金属结构进行组装,可以获得更优异的SERS效应。而信号增强效果极好的SERS基底则在无机离子检测领域具有巨大的应用潜能。本文利用种子介导法制备的金纳米壳为前体,然后采用还原硝酸银以及氢氟酸腐蚀二氧化硅等方法制备了形貌和大小均一、稳定性好且具有好的SERS增强效果的空心金银双金属球。在此基础上采用液滴自组装法制得了排列紧密有序、稳定性好以及获取信号均一的SERS基底。利用基底的优良特性,通过格里斯显色反应与SERS技术的结合,实现了亚硝酸根离子的高灵敏性、高选择性检测。具体工作内容如下：1.空心金银双金属球的制备与表征。首先利用种子介导法制备了金纳米壳,即在直径为-110nm的Si02表面进行氨基化并吸附2～3nm的金纳米颗粒(GNPs),以所形成的SiO2/GNPs复合颗粒为金纳米壳的生长前体,以过氧化氢为还原剂,在前体表面GNPs的催化下不断还原氯金酸生成金颗粒,并不断沉积在前体上,逐渐生成一定厚度的完整的金纳米壳。然后以金纳米壳为前体,采用还原硝酸银法在金纳米壳表面形成一定厚度的银壳。最后用低浓度氢氟酸溶液腐蚀其Si02内核形成空心金银双金属球。其形貌和光学特性分别用SEM和拉曼光谱仪表征。结果表明通过种子介导法制备的空心金银双金属球不仅具有优异的SERS效应,而且具有较好的均一性、重现性和稳定性。2.空心金银双金属SERS基底的构建与表征。采用液滴自组装法制备空心金银双金属SERS基底,可通过控制温度、液滴浓度、滴液量以及导电玻璃表面亲疏水性,制得排列疏散、排列较为紧密有序以及排列紧密有序的三类空心金银双金属球S ERS基底。对这三种SERS基底的形貌和光学特性分别用SEM和拉曼光谱仪进行表征,并对排列较为紧密有序和排列紧密有序的两类空心金银双金属球SERS基底的SERS增强效果以及获取信号的均一性进行评估。结果表明我们在采用液滴自组装法时可选择合适的温度、液滴浓度、滴液量以及导电玻璃表面亲疏水性而得到排列紧密有序、SERS增强效果好以及获取信号均一的SERS基底,且该方法具有良好的可重复性。3.空心金银双金属SERS基底用于亚硝酸根离子的检测。通过格里斯显色反应与SERS技术的结合,我们可以实现亚硝酸根离子的高灵敏性、高选择性检测。首先,4氨基苯硫酚(4-ATP)经pH为酸性的亚硝酸钠溶液处理后形成一个重氮盐,形成的重氮盐与偶联剂1-萘胺(NA)反应产生一个稳定的偶氮化合物。在亚硝酸根离子高浓度的条件下,该反应过程会有明显的颜色变化,可通过反应过程的颜色变化来检测亚硝酸根离子;而在低浓度下,该反应过程无明显的颜色变化,可通过制得的空心金银双金属球SERS基底检测最终反应物随亚硝酸根离子浓度的变化而引起的拉曼光谱强度的变化来实现亚硝酸根离子检测。实验结果表明该方法对检测亚硝酸根离子具有高灵敏性和高选择性。
【关键词】：空心金银双金属球 基底 表面增强拉曼散射 格里斯显色反应 亚硝酸根离子
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.12;O657.37
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 表面增强拉曼散射11-13
• 1.2.1 拉曼散射现象11-12
• 1.2.2 表面增强拉曼散射及其增强机理12-13
• 1.3 贵金属纳米材料的研究概况13-19
• 1.3.1 单金属纳米结构14-16
• 1.3.2 多金属纳米复合结构16-17
• 1.3.3 贵金属纳米材料SERS基底的构建17-19
• 1.4 检测亚硝酸根离子的方法19-22
• 1.4.1 格里斯显色反应法19
• 1.4.2 荧光光谱法19-20
• 1.4.3 电化学检测法20
• 1.4.4 表面增强拉曼散射法20-22
• 1.5 本论文的研究目的和主要研究内容22-23
• 参考文献23-28
• 第二章 空心金银双金属球的制备与表征28-39
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-32
• 2.2.1 试剂和材料29
• 2.2.2 仪器与设备29-30
• 2.2.3 空心金银双金属球的制备30-31
• 2.2.4 表征31-32
• 2.3 结果与讨论32-36
• 2.3.1 空心金银双金属球的制备过程32
• 2.3.2 空心金银双金属球制备过程的形貌表征32-33
• 2.3.3 空心金银双金属球制备过程的光学性质表征33-34
• 2.3.4 包裹不同厚度的银层对复合材料SERS效果的影响34-35
• 2.3.5 空心金银双金属球的稳定性表征35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 参考文献37-39
• 第三章 空心金银双金属球SERS基底的制备与表征39-47
• 3.1 引言39-40
• 3.2 实验部分40-42
• 3.2.1 试剂和材料40
• 3.2.2 仪器与设备40
• 3.2.3 液滴自组装法制备空心金银双金属球SERS基底40-41
• 3.2.4 空心金银双金属球基底的SERS效应检测41
• 3.2.5 表征41-42
• 3.3 结果与分析42-44
• 3.3.1 空心金银双金属球SERS基底42-43
• 3.3.2 两种空心金银双金属球基底的拉曼性质比较43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 参考文献45-47
• 第四章 空心金银双金属球SERS基底用于亚硝酸根离子的检测47-57
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验部分48-50
• 4.2.1 试剂和材料48-49
• 4.2.2 仪器与设备49
• 4.2.3 空心金银双金属球SERS基底的制备49
• 4.2.4 检测亚硝酸根离子49
• 4.2.5 表征49-50
• 4.3 结果与分析50-54
• 4.3.1 空心金银双金属SERS基底用于NO_2~-的检测过程50
• 4.3.2 NO_2~-检测过程的表征50-51
• 4.3.3 检测NO_2~-51-53
• 4.3.4 专一性检测53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 参考文献55-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 硕士期间的研究成果59-60
• 致谢60

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本文编号：714300