PDMS与丙硫醇修饰SERS基底对芳烃气体的检测研究

发布时间：2017-08-29 07:38

  本文关键词：PDMS与丙硫醇修饰SERS基底对芳烃气体的检测研究

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【摘要】：表面增强拉曼光谱(SERS)是一种具有指纹识别分子光谱能力的高灵敏检测技术,在生物化学传感、环境质量控制与监测等方面都有着广泛的应用。然而,对于不含特殊吸附基团的芳烃分子,尤其当芳烃分子分散在大气环境中时,SERS检测技术仍然面临着巨大的挑战。本文从制备及优化具有良好均匀性、增强性、吸附性的SERS复合基底出发,开展了将其用于提高气体的吸附效率与检测灵敏度的研究。主要研究内容如下:1.通过气液两相界面成膜法制备Au@Ag核壳纳米粒子单层膜(Au@Ag MLF),通过氧吸附,欠电位沉积和碘吸附等电化学方法测定了单层膜的粗糙因子,研究发现单层膜具有优良的SERS性能,其SERS谱峰强度的相对偏差小于1.45%,其增强因子约为0.614×105,增强效应随膜的层数增加而提高,但其均匀性显著降低。Au@Ag单层膜可望成为一种制备方法简便、均匀性和增强性能良好的理想SERS基底。2.发展基于由聚二甲基硅氧烷(PDMS)和丙硫醇(C_3H_7SH)联合修饰的Au@Ag纳米粒子单层膜(PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF)复合基底,设计加工了流动体系气体SERS检测装置,以苯、甲苯和三种二甲苯同分异构体气体为探针,考察了复合基底对气体分子的吸附效率与SERS检测能力。研究表明SERS检测能力与PDMS厚度有关,15-25 nm厚的PDMS层对甲苯气体分子的吸附与检测效果最佳,复合修饰层可有效富集待测气体分子以提高SERS检测灵敏度,该复合基底可对气体进行循环检测,初步探索了复合层对气体的吸附机理,该基底拓展了SERS技术在大气环境现场检测中的应用范围。
【关键词】：SERS PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF 流动体系 芳烃气体检测
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X831;O657.37
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-32
• 1.1 拉曼光谱与表面增强拉曼光谱10-13
• 1.1.1 拉曼光谱简介10-11
• 1.1.2 表面增强拉曼光谱的发展11
• 1.1.3 表面增强拉曼散射的机理11-12
• 1.1.4 表面增强拉曼光谱的特点12-13
• 1.2 表面增强拉曼光谱基底的制备13-15
• 1.2.1 电化学粗糙13
• 1.2.2 贵金属胶体13-14
• 1.2.3 纳米组装14-15
• 1.3 芳烃等弱吸附物质的表面增强拉曼光谱检测15-21
• 1.3.1 主客体化学16-17
• 1.3.2 疏水性硫醇或烷基链修饰17-18
• 1.3.3 金属有机骨架化合物18-20
• 1.3.4 PDMS修饰层20-21
• 1.4 本论文研究目的及主要内容21-23
• 参考文献23-32
• 第二章 实验32-39
• 2.1 实验试剂32
• 2.2 实验仪器32-38
• 2.2.1 常规的实验仪器以及处理方法32-33
• 2.2.2 电化学仪器33-34
• 2.2.3 扫描电子显微镜34-35
• 2.2.4 透射电子显微镜35-36
• 2.2.5 拉曼光谱仪36-37
• 2.2.6 旋涂仪37-38
• 参考文献38-39
• 第三章 Au@Ag纳米粒子单层膜制备及SERS性能39-58
• 3.1 前言39
• 3.2 Au@Ag纳米粒子单层膜制备及表征39-44
• 3.2.1 Au@Ag纳米粒子的制备39-41
• 3.2.2 Au@Ag MLF基底的制备及表征41-43
• 3.2.3 多层Au@Ag纳米粒子膜基底的性能43-44
• 3.3 Au@Ag MLF基底的SERS增强因子44-55
• 3.3.1 Au@Ag MLF基底增强因子估算方法44-50
• 3.3.2 Au@Ag MLF基底粗糙因子测定50-55
• 3.4 本章小结55
• 参考文献55-58
• 第四章 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag复合基底的制备及应用58-77
• 4.1 前言58-59
• 4.2 流动体系气体检测装置59-61
• 4.3 C_3H_7S-Au@Ag MLF的优化与表征61-63
• 4.3.1 C_3H_7S-Au@Ag MLF的制备61-62
• 4.3.2 C_3H_7S-Au@Ag MLF的优化及表征62-63
• 4.4 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF的优化与表征63-66
• 4.4.1 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF的制备63-64
• 4.4.2 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF的优化及表征64-66
• 4.5 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF对芳烃气体的检测及其原理66-74
• 4.5.1 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF对甲苯气体的检测及其原理66-68
• 4.5.2 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF对苯、二甲苯气体的检测68-70
• 4.5.3 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF对三种二甲苯混合气体的检测70-72
• 4.5.4 PDMS-C_3H_7S-Au@Ag MLF对芳烃气体的循环检测72-74
• 4.6 本章小结74
• 参考文献74-77
• 硕士期间发表的论文77-78
• 致谢78-79

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本文编号：752112